1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN BARINAS
ELECTIVA VI SISMO
SEGUNDA EVALUACIÓN
Nombre: Kristal Varela, C.I.: 15.341.012
Carrera (Código): Ingeniería Civil (42)
Semestre: 2014-I
7. Para el cálculo sísmico de una estructura, existen datos básicos que
dependen del tipo de estructura, su ubicación y algunas otras cosas como
la zonificación donde se va a calcular el edificio, Estado, Municipio, Tipo de
tierra donde se va a fundar el edificio, todo esto se consigue por tabla
relacionando alguno de esta información entre si.
Pasos a Seguir para el Cálculo
· Análisis de carga y pre dimensionado, analizando las cargas
verticales de la estructura se obtiene el peso por nivel, las cargas que
recibirán las vigas y las que se repartirán a las columnas como
primera estimación el correspondiente pre dimensionado de la
estructura
· Calculo del peso del edificio
· Por tabla se busca el coeficiente Sísmico de Diseño, este varía
según el uso del edificio y el tipo de suelo.
· Calculo del periodo fundamental del edificio.
· Calculo de la ductilidad global de la estructura utilizando el valor
mayor que nos dé según las formulas que presenta la Norma.
· Calculo del Esfuerzo de corte basal.
· Calculo Distribución de corte de altura, que es el esfuerzo de corte
en la base o fuerza sísmica horizontal resultante Vo que actúa sobre
el edificio según la dirección de análisis considerada se distribuye en
función de la altura, de esta forma se obtiene un sistema de fuerzas
horizontales equivalente a la acción sísmica.
· Calculo del Esfuerzo de Corte Traslacional.
· Calculo de los Momentos de Inercia y Rigideces.
· Calculo del Centro de Masa y Centro de Rigidez.
· Calculo de la excentricidad y el Momento Torsor.
· Calculo del esfuerzo de Corte Rotacional que produce el Momento
Torsor.
8. · Calculo de Distribución del corte total a los pórticos, Se hace una vez
determinado las fuerzas sísmicas horizontales para cada entrepiso,
para ello será necesario calcular la rigidez de las vigas y columnas,
estas últimas absorberán el corte proporcional a sus rigideces
relativas.
3. Explique el riesgo sísmico
Los riesgos sísmicos realmente no son exclusividad de ocurrencia para una
estructura, sino que depende del riesgo que tenga la zona en la cual la
edificación este ubicada, mas allá de esa razón una determinada zona está
más vulnerable que otra debido a las fallas que puedan existir en la tierra
debido a la estructura de composición que esta tenga o mejor dicho el
acomodo que tengan entre si las placas tectónicas, que son las que
generan una falla tras liberación de energía en el interior de la tierra
ocasionando estas fallas eventos como los terremotos.
Es importante mencionar que los eventos sísmicos pueden ser evaluables
posterior a su ocurrencia, preventivos procurando los cálculos detallados
para minimizar los efectos sísmicos.
4. Describa los métodos para determinar el riesgo sísmico
.- Amenaza Sísmica: se realiza por medio de métodos probabilísticos,
tomando en cuenta la sismicidad de la zona, tipo y características de las
fuentes de información sísmica, estudios sismológicos, geológicos y
geotécnicos, el histórico de la zona, magnitudes máximas de acuerdo a las
fallas y longitudes de ruptura posibles ocurridas en sitio, distribución
espacio-temporal de los sismos en o cerca de la zona a estudiar,
Atenuación de las Ondas Sísmicas y Registros Acelerográficos disponibles.
.- Vulnerabilidad Sísmica: es la afectación o daño que van a tener las
estructuras ante la ocurrencia del sismo. Se calcula la pérdida (estructural y
no estructural) probable de cada una de las edificaciones que componen la
9. ciudad y el escenario final de riesgo se determina como la suma de las
contribuciones particulares de pérdidas.
.- Pérdidas Materiales: se calculan como el producto del costo de los
elementos estructurales por el porcentaje de pérdidas de los elementos
estructurales, más el costo de los elementos no estructurales por el
porcentaje de pérdidas para los elementos no estructurales. De este costo
una fracción es estructural y la otra corresponde a elementos no
estructurales.
.- Obtención de los Índices de Daño: evaluación de los desplazamientos
que tendrá la estructura y compararlos con los desplazamientos limites para
cada nivel de daño. Vulnerabilidad Física, Funciones de daños, Daños
Estructurales.
.- Daños estructurales: Son los daños ocasionados por la aceleración
basal, se calcula con las siguientes variables: Periodo (T), aceleración
resistente última (Aru) aceleración resistente elástica (Are), solicitación (As)
en el espectro de respuesta en las aceleraciones del sitio.
FRTIPO: Es el factor que permite calcular la aceleración basal
resistente elástica (Are), con una fracción de la aceleración basal
resistente ultima (Aru), es conocida en estructura de concreto
reforzado como factor de reducción de fuerzas.
UMON: Variable que describe la ductilidad máxima que puede
desarrollar determinado tipo estructural.
DLAST, DCOLA: Derivas Límites: Los valores de las derivas de
fisuración y de agrietamiento de la mampostería, DLAST y DCOLA
respectivamente, han sido bien estudiados en muchas partes del
mundo, con resultados muy estables y bien definidos.
.- Daños no estructurales: Se calcula proporcionalmente a la diferencia
entre la deriva impuesta por el temblor a la estructura y la deriva elástica
permisible (0.001), limite en que comienza a fisurarse la mampostería y
hasta 0.007, deriva en la que se considera pérdida total de la
mampostería
10. .- Mapa de Vulnerabilidad Indicativa: Para el cálculo de las
vulnerabilidades totales por manzanas se realiza una sumatoria de pesos
por área construida. Donde, se toman en cuenta el Índice de daño total
de cada uno de los predios correspondientes a la manzana, el Área
construida de cada predio y el Área total construida de la manzana.
5. Describa las tendencias actuales en los diseños sismo resistente.
Los Sistemas de Control Pasivo: Son los sistemas que reaccionan
alterando el comportamiento dinámico de una estructura, mientras reducen
los desplazamientos provocados por el sismo. Lo más interesante de estos
sistemas es que son económicos además de tener un cierto grado de
simplicidad de comportamiento, lo que hace fácil comprender su
funcionamiento. Se clasifican en sistema de aislamiento de la base,
disipadores de energía y de masa sintonizada.
Los Sistemas de Control Activo: Son los sistemas donde se generan
fuerzas para modificar la respuesta dinámica de la estructura; las fuerzas
son aplicadas mediante actuadores integrados a un conjunto de sensores,
controladores y procesadores de información en tiempo real. Estos
sensores miden las excitaciones externas y la respuesta dinámica de la
estructura, mientras que los dispositivos de procesamiento en tiempo real
procesan la información proveniente de los sensores calculan las fuerzas
necesarias para contrarrestar los movimientos sísmicos.
Los Sistemas de Control Híbridos: Son una combinación de sistemas
Activos y Pasivos con el fin de incrementar la confiabilidad y eficiencia del
control estructural. Los sistemas híbridos más desarrollados son los
osciladores híbridos y aislamiento activo.
Sistemas de Control Semi-Activos: Funcionan similarmente a los
sistemas activos, con la diferencia de que el control estructural se obtiene a
partir de dispositivos de carácter reactivo, cuyas características mecánicas
de rigidez o amortiguamiento son controlables, lo cual permite modificar las
11. propiedades dinámicas de la estructura con costos energéticos muy
reducidos.
6. Explique los criterios fundamentales para el diseño sismo resistente
.- Longitud en Planta: influye en la respuesta estructural ante la
transmisión de ondas en el terreno producidas por el movimiento sísmico.
Donde podemos detallar que a mayor longitud en planta empeora el
comportamiento estructural, debido a que la respuesta de la estructura ante
dichas ondas puede diferir considerablemente de un punto de apoyo a otro
de la misma edificación.
Se recomienda hacer uso de la relación
Para este tipo de problema se insertan juntas totales de tal manera que
cada una de las estructuras separadas se trate como una estructura corta,
las cuales deben ser diseñadas para que no produzca choque entre las
partes separadas a consecuencia del movimiento independiente de cada
una.
.- Forma de la Planta: La forma influye en la respuesta de la estructura
ante la concentración de esfuerzos generada en ciertas partes, debido al
movimiento sísmico. Los sitios más vulnerables son los ángulos de quiebre
entre partes de la estructura, cuyo problema se puede resolver colocando
apropiadamente las juntas totales.
Otras soluciones para minimizar es, colocar elementos rigidizadores en las
plantas en forma de “H” y “U”, Modificar ligeramente la sección para
suavizar el ángulo en la zona de quiebre. La Norma Venezolana COVENIN
1756:2001 establece la limitación del 40% para el coeficiente de longitudes,
si no se presentan otras condiciones negativas.
.- Problema de Configuración Vertical: Se refiere a las irregularidades
verticales que al estar presentes en las edificaciones, ocasionan cambios
bruscos de rigidez y masa entre pisos consecutivos, lo que se traduce en
12. concentraciones de esfuerzos. Deben evitarse, en lo posible, los
escalonamientos y tratar que los cambios de un nivel a otro sean lo más
suaves posibles, sobre todo en edificaciones tan importantes como
hospitales y centros de salud.
La Norma Venezolana establece que:
· La irregularidad Vertical se mide L > 1.3 L1 en estructuras
escalonadas.
· L / L1 > 0,1 en estructuras con voladizos inclinados.
.- Problema de Configuración Estructural: Son problemas inherentes al
propio diseño estructural, que influyen directamente en el comportamiento
de la edificación a lo largo de su vida útil y repercuten en el desempeño
ante un evento sísmico. Donde podemos resaltar:
· Concentraciones de Masa: Se refiere a problemas ocasionados por
concentraciones de masa en algún nivel de la edificación al colocar
elementos de gran peso como: equipos, tanques, piscinas, archivos
o depósitos, entre otros. El problema se agrava a medida que dicha
carga es colocada en los niveles más elevados, debido a que la
aceleración sísmica es mayor.
· Columnas Débiles: El diseño ideal es “Columna fuerte – Viga débil”,
en el cálculo se debe verificar que el momento resistente total en la
columna dividido entre el de las vigas sea mayor o igual a 1,20.
· Columnas Cortas: La falla se debe al hecho de que las columnas de
un mismo nivel presentan similar desplazamiento lateral durante un
sismo (algunas columnas presentan grietas a 45º, donde, La
columna diseñada como dúctil, se convierte en frágil y falla la zona
no confinada), sin embargo al ser las columnas cortas más rígidas
absorben mucha más fuerza lateral. Al ver reducida su longitud libre,
se aumenta de manera inversamente proporcional la fuerza cortante.
· Pisos Débiles: Esto se puede atribuir a la diferencia de altura entre
pisos consecutivos o a la ausencia de algún elemento estructural. La
13. ausencia o falta de continuidad de columnas, ha sido una causa de
muchos colapsos de estructuras sometidas a movimientos sísmicos.
· Excesiva Flexibilidad estructural: Las edificaciones excesivamente
flexibles, son más susceptibles a sufrir grandes desplazamientos
laterales entre niveles consecutivos, por el movimiento debido a
fuerzas sísmicas. Las principales causas de la flexibilidad estructural
son: La Excesiva distancia libre entre elementos verticales (luces o
vanos), La Altura libre entre niveles consecutivos, la Poca rigidez de
elementos verticales o La Discontinuidad de elementos verticales.
· Excesiva flexibilidad en diafragmas: En la Norma Venezolana:
COVENIN 1756-1:2001 “Edificaciones Sismorresistentes”, se
especifica que un diafragma se considera flexible cuando:
i) La rigidez en su plano sea menor a la de una losa equivalente de
concreto armado de 4 cm. de espesor y la relación largo/ancho no
sea mayor que 4,5.
ii) Un número significativo de plantas tenga entrantes cuya menor
longitud exceda el cuarenta por ciento (40 %) de la dimensión del
menor rectángulo que inscribe a la planta, medida paralelamente a la
dirección del entrante; o cuando el área de dichos entrantes supere
el treinta por ciento (30 %) del área del citado rectángulo circunscrito.
iii) Las plantas presenten un área total de aberturas internas que
rebasen el veinte por ciento (20 %) del área bruta de las plantas.
iv) Existan aberturas prominentes adyacentes a planos
Sismorresistentes importantes o, en general, cuando se carezca de
conexiones adecuadas con ellos.
v) En alguna planta el cociente largo/ancho del menor rectángulo
que inscriba a dicha planta sea menor que 5.
· Columnas No Alineadas: Cuando varias de las columnas no están
alineadas con los ejes predominantes de la estructura, se dice que
no existe claridad estructural, Esto impide que se puedan determinar
con mayor precisión las acciones sobre los elementos de la
14. estructura. Además se introducen efectos secundarios en el
diafragma, que producen agrietamiento por concentración de
esfuerzos.
· Dirección Poco Resistente a Fuerzas Horizontales: En general
debe alternarse la orientación de los elementos verticales, para que
las rigideces laterales sean similares. Cuando la menor dimensión de
todas o la mayoría de las columnas rectangulares de una edificación
se encuentran orientadas en la misma dirección, ésta es poco
resistente a fuerzas horizontales debido a sismo.
· Torsión: Se presenta por la excentricidad entre el centro de masa y
el centro de rigidez. A medida de que el edificio sea más simétrico,
se reducirá su tendencia a sufrir concentraciones de esfuerzos y
torsión, y su comportamiento ante cargas sísmicas será menos difícil
de analizar y más predecible. La simetría va desde la geometría de
la forma exterior, hasta las distribuciones internas de elementos
resistentes y componentes no estructurales. En los casos donde
existen muros, núcleos de ascensores o tabiquería, hacia un lado de
la edificación, el centro de rigidez se desplaza en esa dirección.
Debido a esto se generan deformaciones no previstas en el cálculo
estructural.
· Transición en Columnas: Cuando columnas de niveles adyacentes
varían bruscamente de forma, se generan grandes esfuerzos y se
presentan problemas de discontinuidad del acero longitudinal,
ocasionando fallas en los nodos.
· Ausencia de Vigas: Los sistemas estructurales formados por losas y
columnas (sin vigas), presentan un pobre desempeño ante eventos
sísmicos. La columna actúa como un punzón ocasionando daños
severos en la losa. En la Figura 31 se muestran estructuras ubicadas
en Kocaeli-Turkía, dañadas en el sismo del agosto de 1999. Los
sistemas presentan losas de espesores entre 8 y 12 cm y vanos (luz
libre) mayores a 4 m.
15. · Poca cuantía de Refuerzo Transversal: Cuando se presenta mal
armado del refuerzo transversal, el diámetro de la cabilla es
insuficiente o están muy separadas, se evidencian daños en los
elementos estructurales. Los ganchos en los extremos de los
estribos deben tener un ángulo mayor o igual a 135º (Figura 32),
para lograr un amarre adecuado. Cuando el ángulo del gancho es a
90º (Figura 33), éste puede abrirse con el movimiento sísmico
(COVENIN, 1985).
· Fundaciones Inadecuadas: Es imprescindible, para toda obra de
ingeniería, realizar un estudio de suelos por expertos en el área.
Dicho estudio dependerá de la altura, peso y uso de la edificación.
Evidentemente, escoger el tipo de fundación adecuado dependerá
de las características de la estructura, del estudio de suelos y la
actividad sísmica probable de la zona. No se deben admitir sistemas
diversos dentro de una misma unidad, por ejemplo: algunas
columnas sobre pilotes y otras sobre fundaciones directas.
· Choque entre Edificaciones: Esto ocurre cuando el movimiento de
un edificio, durante el sismo, queda impedido por otro muy cercano
y, en general, más rígido. Al chocar se generan fuerzas cortantes en
las columnas golpeadas. Es conveniente crear amplias juntas totales
entre edificios de diferentes alturas, para que puedan oscilar de
forma distinta durante un movimiento sísmico y evitar así el choque
violento entre ellos.
Se debe impedir que edificios de diferentes alturas puedan estar
juntos y a partir de cierta altura, éstos deben estar aislados. Otra
causa del problema es cuando edificios cercanos presentan alturas
distintas de entrepisos o niveles distintos de pisos.
- Efectos Indirectos: Los efectos locales indirectos como
licuefacción, asentamientos, deslizamientos y avalanchas,
pueden ser causa de importantes daños en estructuras,
16. ocasionando en muchos casos pérdidas humanas. Por esta
razón es importante mencionar, que es imprescindible para
toda obra de ingeniería, realizar un estudio de suelos por
expertos en el área.
- Calidad de los Materiales y Procesos Constructivos: La
calidad de los materiales utilizados y el adecuado proceso
constructivo, son fundamentales para que el comportamiento
de la edificación sea lo más cercano al de diseño.
