Este documento discute varios elementos y características que definen la estructura antisísmica de un edificio, incluyendo la configuración, escala, simetría, distribución de masas, rigidez, esquinas, resistencia perimetral y longitud en planta. Un diseño sismo resistente efectivo considera estos factores para minimizar los daños durante un terremoto.

1. Consideraciones
sísmicas en las
estructuras
Estudiante:
•Rotssy D Soto M.
C.I: 24779083
Mérida, Agosto 2017

2. Casos recientes de terremotos (Haití, Chile,
Japón…) ponen de manifiesto cómo la
aplicación de los códigos de
construcción puede hacer que una edificación
resista o no un seísmo de cierta magnitud.
Incluso en un mismo país o región, es fácil
encontrar estructuras mejor preparadas que
otras, y es que diseñar, calcular y ejecutar una
obra que sea resistente a fuertes terremotos,
tiene su ciencia.

3. Diseño
sismo
resistent
e
Elementos y características
que definen la estructura
antisísmica de un edificio
Configuración
del edificio
Escala.
Simetría Altura
Tamaño
horizontal
Distribución y
concentración de masas
Densidad de estructura
en planta
Rigidez
Piso flexible
Esquinas
Resistencia
Perimetral
Redundancia
Centro de Masas
Centro de
Rigideces
Torsión
Periodo propio de
oscilación
Ductilidad
Amortiguamiento
Sistemas
resistentes

4. ELEMENTOS Y
CARACTERÍSTICAS QUE
DEFINEN LA ESTRUCTURA
ANTISÍSMICA DE UN
EDIFICIOLa 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.

5. 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.
Una clasificación de estos elementos puede
ser:
Diafragmas Pórticos
Tabiques de
hormigón
armado
resistentes al
corte
mampostería
portante
arriostrada
pórticos con
triangulacio
nes
columna
empotrada
en la base
tipo cajón

6. CONFIGURAC
IÓN DEL
EDIFICIO
Llamamos configuración a un
conjunto de características que
tiene toda estructura, y que
según como se ha diseñado será
el comportamiento del edificio
ante las cargas gravitatorias o
las cargas dinámicas.
La importancia de alcanzar una configuración adecuada se
destaca haciendo un sencillo análisis, para cargas estáticas una
tonelada sobre una viga es soportada por esta y trasmitida hasta
llegar al terreno. El caso de las cargas sísmicas no es tan simple,
los sismos producen esfuerzos que fluctúan rápidamente, y para
calcularlos necesitamos conocer las características dinámicas del
edificio. Inclusive conociendo esta características, los
movimientos de un sismo y la interacción con la estructura son
tan complejos que los valores exactos de las fuerzas del terremoto
tiene un grado de incertidumbre elevado.

7. el carácter vibratorio caótico de los
movimientos sísmicos, como también las
deficiencias de los métodos de cálculos
utilizados en el análisis estructural sismo-
resistente. Nos obliga a aconsejar el máximo
cuidado en la elección de la estructura y la
evaluación exhaustiva de cada uno de los
parámetros que gobiernan el real
comportamiento de las mismas, durante la
acción sísmica.”
La configuración se refiere a la forma del
edificio en su conjunto, a su tamaño,
naturaleza y ubicación de los elementos
resistentes y no estructurales.

8. ESCAL
A
Las solicitaciones sísmicas son función del
tamaño del edificio. Las cargas que actúan
sobre una vivienda pequeña son resistidas
por la estructura de la misma sin grandes
inconvenientes. Pero cargas
proporcionales en un edificio generan
esfuerzos que no son directamente
proporcionales, sino superiores. Las
fuerzas de inercia, que originan las
solicitaciones sísmicas son mas elevadas
mientras más masa tiene el edificio.
El problema de la escala se visualiza
analizando el comportamiento de un péndulo.
Sin conocer las dimensiones absolutas del
péndulo es imposible calcular el periodo de
oscilación del mismo. Si el péndulo es una
bolilla con un hilo de unos centímetros de
longitud el péndulo oscilará de un extremo a
otro en menos de un segundo, en cambio si el
péndulo es una bola de demolición con una
soga de 20 metros, se visualiza un periodo de
oscilación de mas de un segundo.

9. El ejemplo del péndulo debe
hacernos reflexionar que
establecer analogías entre
edificios similares, pero con
diferentes números de pisos
puede conducir a errores graves
en el diseño de la estructura.
PERIODOS DE OSCILACION DE UN PENDULO DE
DIFERENTES LONGITUDES
Longitud Periodo To
Cm seg
20 0.8971
100 2.0061
1000 6.3437
2000 8.9714

10. SIMETRÍ
A
Describimos 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 lados
de los ejes. Este edificio
será perfectamente
simétrico. La simetría
puede existir respecto a
un eje solamente.
También existe simetría en
elevación, aunque es más
significativa desde el punto de
vista dinámico la simetría en
planta. La simetría en altura no
es perfecta por que todo
edificio tiene un extremo fijo al
terreno y libre el otro.

11. La falta de simetría tiende a producir
excentricidad entre el centro de masa
y el centro de rigidez, y por lo tanto
provocará torsión en planta. A medida
que más simétrico es el edificio,
disminuyen el riesgo de concentración
de esfuerzos, el momento torzón en
planta y el comportamiento de la
estructura es más predecible.
Existe simetría
estructural si el centro
de masa y el centro de
rigidez coinciden en la
planta. La simetría es
conveniente también a
la forma del edificio
sino también a la
distribución de la
estructura. La
experiencia de edificios
con daños severos en
terremotos mostró
casos en que la
asimetría estructural
fue la causa del daño
severo o el colapso de la
estructura.
Galería de la Escuela Normal de Caucete, San
Juan. La galería colapsó en el terremoto de 1977
por falta de simetría estructural.

12. Altura
La altura de un edificio influye
directamente en el periodo de
oscilación, si aumenta la altura
aumenta el periodo. Si un edificio
alto tiene un periodo cercano a 2
segundos es probable que su
aceleración sea menor que un
edificio mas bajo, de 5 a 10 pisos,
con periodo de ½ segundo. Los
registros de terremotos indican
que los sismos concentran su
energía y mayores aceleraciones
en periodos cercanos a ½ segundo
Algunos reglamentos limitaban la altura de los
edificios en áreas sísmicas, pero en las normas
actuales, la tendencia es que la limitación sea un
producto de la calidad del diseño. El Código de
Construcciones Sismo Resistentes de Mendoza exige
el análisis modal para edificios de gran altura.

13. Extensión
en planta
Es fácil visualizar como un riesgo sísmico
las fuerzas de vuelco en un edificio, pero
los edificios con gran desarrollo en planta
presentan otros problemas para su
análisis. Cuando la planta es muy grande,
aunque sea simétrica el edificio no
responderá como una unidad
Al calcular las fuerzas sísmicas, se
supone que la estructura vibra
como un sistema en el que todos los
puntos de una planta en el mismo
nivel y en el mismo lapso tienen el
mismo desplazamiento, la misma
velocidad y la misma aceleración,
con idéntica amplitud

14. Los esfuerzos causados por variaciones de temperatura, por
asentamiento preexistentes o provocados por sismos son
mayores en edificios con grandes dimensiones en planta.
La solución para este tipo de edificios es diseñar una planta
con suficientes elementos sismo resistentes para acortar las
luces del diafragma

15. Distribuci
ón y
concentra
ción de
masas
Debe ser lo mas
uniforme
posible, en cada
planta como en
altura.
Es producen concentraciones de
esfuerzos conveniente que la variación
de las masas piso a piso acompañe a la
variación de la rigidez. Si la relación
masa-rigidez varia bruscamente de un
piso a otro se.

16. Se debe evitar la presencia de masas
superfluas, tales como rellenos excesivos en
terrazas, terrazas con jardín, etc.
Es conveniente solucionar la provisión de agua
con sistemas que eviten la construcción de una
reserva de agua voluminosa en el nivel mas
alto del edificio.

17. Densidad de
estructura en
planta
En edificios antiguos se
observa una gran cantidad
de muros de gran tamaño
con función estructural.
También se comprobó que
muchos de ellos han
funcionado bien a largo de
siglos en zonas sísmicas.
Llevando las cargas
gravitatorias y sísmicas
hasta el terreno por vías
directas
Una medida es la configuración sísmica
más eficiente es la que tiene la mayor
cantidad de elementos verticales en la base,
que es donde más se teística puede ser la
“densidad de la estructura en planta” a
nivel del terreno, definida como el área
total de todos los elementos estructurales
verticales dividida por el área bruta del
piso. En un edificio moderno esa área es de
1%, en edificios con pórticos y tabiques
asciende al 2%.
Las plantas densamente rellenas de
edificios antiguos alcanzan valores tales
como: Taj Mahal, 50%; San Pedro, 25%;
Panteón 20%; catedral de Chartres 15%.

18. Rigidez
se confunde con resistencia,
pero son dos conceptos
diferentes, en tanto la
resistencia es la capacidad
de carga que puede soportar
un elemento estructural
antes de colapsar, la rigidez
mide la capacidad que un
elemento estructural tiene
para oponerse a ser
deformado.

19. Se aplicar para alcanzar una deformación dada. Analíticamente la rigidez
de un elemento se expresa mediante el cociente entre la carga y la
deformación dice que un cuerpo es más rígido cuanto mayor sea la carga
que es necesario que esta produce.
En las estructuras modernas de edificios es común adoptar soluciones con
pórticos, que se construyen con vigas y columnas unidas en sus nudos,
constituyendo una elemento con continuidad estructural. La unión entre
diferentes componentes de una estructura tiene una influencia decisiva en
su rigidez, o lo que es lo mismo en su deformabilidad.
Matemáticamente la flexibilidad se define como la inversa de la rigidez, o
sea como el cociente entre la deformación y la carga que produce esa
deformación.

20. •Piso
flexible
(planta
libre)
Este nombre se usa
generalmente para describir un
edificio cuya planta baja es más
débil que las plantas
superiores. Pero puede
presentarse el caso de piso
flexible en cualquier nivel. En
general, como las mayores
solicitaciones se presentan en
planta baja, una variación
brusca de rigidez entre planta
baja y el piso siguiente produce
una variación de esfuerzo que
exige previsiones especiales en
el diseño de la estructura

21. Existe piso flexible cuando hay
una gran discontinuidad en la
rigidez y la resistencia en los
elementos verticales de la
estructura en un nivel y los de
los otros pisos. En la mayoría
de los casos esta
discontinuidad se produce
debido a que un piso,
generalmente la planta baja,
es más alto que el resto de los
pisos.
Otro caso de piso flexible muy frecuente, pero
menos evidente, es el de planta baja libre y pisos
superiores con cargas elevadas o muy rígidos. En
estos casos, si los vanos se han rellenado con
mampostería la estructura funciona como si en los
pisos superiores existieran tabiques trasmitiendo
los cortes a una estructura de columnas.

22. Esquina
s
Las esquinas de los edificios resistentes
plantean problemas especiales. Las esquinas
exteriores pueden sufrir concentraciones de
esfuerzos si el movimiento sísmico tiene
dirección diagonal respecto a la planta,
aunque el resto de los elementos esté menos
solicitado.
La esquina interior o entrante es una característica muy común de la
configuración general de un edificio, que en planta tiene forma de L,
H, U, T o planta en cruz

23. Resistencia
perimetral
Para resistir los efectos
de la torsión en planta es
conveniente tener
elementos resistentes en
el perímetro del edificio,
es decir, ubicar
elementos resistentes al
sismo en las fachadas del
edificio.

24. Cuanto más alejado del centro de rigidez de la planta se ubique
un elemento, mayor es el brazo de palanca respecto a ese centro,
y mayor será el momento resistente que pueda generar. Para este
efecto la planta más eficiente es la planta circular, aunque otras
formas funcionan satisfactoriamente. Siempre es conveniente
colocar elementos resistentes al sismo en el perímetro, ya sean
tabiques, pórticos, pórticos con diagonales con capacidad para
resistir corte directo y por torsión.

25. Longitud
en planta
influye en la respuesta
estructural ante la
transmisión de ondas
en el terreno
producidas por el
movimiento sísmico.
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.
(Grases et al. 1987).
Los edificios largos son más
propensos a tener problemas debido
a las componentes torsionales del
movimiento del terreno

26. Forma
de la
planta
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
mencionadas en el
párrafo anterior.

27. Otras posibles soluciones para aminorar el problema son:
•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

28. Problemas de
configuración
verticalSon problemas referentes 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 fuertes
concentraciones de esfuerzos

29. La Norma venezolana
establece ciertos
criterios para
clasificar las
estructuras como
irregulares
verticalmente
Las edificaciones con
aumento vertical
significativo de
dimensiones y de masas,
requieren un análisis
espacial ya que presentan
problemas por los efectos
dinámicos debido a los
sismos (Grases et al. 1987).

30. de
configurac
ión
estructura
l
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.
Concentración
d masas
Esto 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,
depósitos, entre otros.

31. Debido al hecho de que el problema se
agrava si dicha concentración se localiza en
los pisos más elevados ya que a mayor
altura, mayor aceleración sísmica de
respuesta, se recomienda colocarlos en
sótanos o en construcciones aisladas
cercanas al edificio, para evitar el efecto de
péndulo invertido (Cardona, 2004).

32. Otros
factores
que
influyen
son:
Columnas
débiles
Columna
cortas

33. Excesiva flexibilidad
estructural
Excesiva
flexibilidad de
diagramas

34. Columnas
no
alineadas
Dirección poco resistente a
fuerzas horizontales

35. Torsión
Transición de columnas
Ausencia de
vigas

36. Fundaciones
inadecuadas
Efectos
indirectos
Choque
entre
edificios

37. Calidad de materiales y procesos
constructivos