Resumen de conferencia de un modelamiento de edificación de 8 pisos con sótano

2. INTRODUCCIÓN:
ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO
• El rol del ingeniero estructural va
desde el diseño de una
superestructura, elaboración de
planos, especificación de
materiales hasta la inspección de
las construcciones.
• Las medidas de los elementos
estructurales tienen incidencia en el
proyecto arquitectónico así como
una evaluación de costos
preliminares.
• A partir de una buena selección
inicial de estos elementos se puede
reducir el número de iteraciones
necesarias en el análisis
estructural y obtener una
propuesta óptima, ya sea en
cualquier software de estructuras
que se use.
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3. ¿EL INGENIERO ESTRUCTURAL PUEDE FALLAR?
• Somos seres humanos, hay riesgo de
fallar. Para ello debemos tener mecanismo
de detección de que puede fallar en
nuestra estructura, saber que resultados
nos darán antes de calcular.
• Garantizar la seguridad de las estructuras
hace que el trabajo sea altamente
responsable
• Debemos a aprender a tener una visión
crítica del diseño y de sus resultados.
• Consultar con ingenieros de más
experiencia.
• Pensar que su especialidad es lo más
importante en el proyecto, cuando lo
importante es el producto final.
• Tener en cuenta los elementos no
estructurales

4. FASES DE UN PROYECTO ARQUITECTONICO
Alcances, necesidades
y objetivos
Propuestas
Arquitectónicas
Anteproyecto Compatibilización con
especialidades
Proyecto definitivo
Definir con el cliente Cumple el RNE y Parámetros Urbanísticos

5. FASES DE UN PROYECTO ESTRUCTURAL
ESTRUCTURACION
PREDIMENSIONAMIENTO
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
DEFORMACIONES
DISEÑO ESTRUCTURAL
PLANOS Y MEMORIAS
No Cumple

6. I.-ESTRUCTURACIÓN
• ES EL ARTE DE ENSAMBLAR DIFERENTES ELEMENTOS PARA
CONFORMAR UN UNICO CUERPO EL CUAL DEBA TENER UN
COMPORTAMIENTO ADECUADO, TANTO PARA CARGAS DE
GRAVEDAD COMO CARGAS DE SERVICIOS.
• ESTE CUERPO O SISTEMA ESTRUCTURAL CONSTITUYE EL
SOPORTE BÁSICO, EL ARMAZON DE LA ESTRUCTURA TOTAL, EN EL
CUAL SE TRANSMITEN LAS FUERZAS ACTUANTES EN SUS
APOYOS DE TAL MANERA QUE SE GARANTICE LA SEGURIDAD,
FUNCIONALIDAD Y ECONOMÍA.
• SUS PRINCIPALES ASPECTOS SON, LA FORMA, EL MATERIAL , EL
DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS Y LAS CARGAS, LAS
CUALES DETERMINARÁN LA FUNCIONALIDAD, ECONOMÍA Y
ESTÉTICA DE LA SOLUCIÓN PROPUESTA.
CRITERIOS DE
ESTRUCTURACIÓN
SIMPLICIDAD Y
SIMETRÍA
RIGIDEZ
LATERAL
ECONOMÍA
RESISTENCIA
Y DUCTILIDAD
UNIFORMIDAD
Y
CONTINUIDAD

7. II.-PREDIMENSIONAMIENTO
CRITERIOS
LOSAS
VIGAS
COLUMNAS
MUROS
ZAPATAS
• ALIGERADA
• MACIZAS
• NERVADAS
• PRINCIPALES
• SECUNDARIAS
• SOLERAS
• EXCENTRICAS
• PERIMETRALES
• ESQUINERAS
• ALBAÑILERÍA
• CONCRETO ARMADO
(PLACAS)
• AISLADAS
• PERIMETRAL
• ESQUINERAS
LUZ LIBRE

8. REGLAMENTO NACIONAL DE
EDIFICACIONES - ESTRUCTURAS
E-010 MADERA E-020 CARGAS E-030 SISMORESISTENTE E-040 VIDRIOS
E-050 SUELOS Y
CIMENTACIONES
E-060 CONCRETO
ARMADO
E-070 ALBAÑILERIA
E-080 TIERRA REFORZADA E-090 ESTRUCTURAS
METÁLICAS E-010 BAMBÚ

9. NORMA E.020 CARGAS

10. FILOSOFÍA Y PRINCIPIOS DEL DISEÑO
SISMORRESISTENTE
1. La filosofía del Diseño Sismorresistente consiste en:
a) Evitar pérdida de vidas humanas.
b) Asegurar la continuidad de los servicios básicos.
c) Minimizar los daños a la propiedad.
2. Se reconoce que dar protección completa frente a todos los
sismos no es técnica ni económicamente factible para la
mayoría de las estructuras:
a) La estructura no debería colapsar ni causar daños graves a las
personas, aunque podría presentar daños importantes, debido a
movimientos sísmicos calificados como severos para el lugar del proyecto.
b) La estructura debería soportar movimientos del suelo calificados como
moderados para el lugar del proyecto, pudiendo experimentar daños
reparables dentro de límites aceptables.
c) Para las edificaciones esenciales se debería tener consideraciones
especiales orientadas a lograr que permanezcan en condiciones operativas
luego de un sismo severo.

11. SOFTWARES PARA ANÁLISIS ESTRUCTURAL
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
En sus cálculo internos usan la base teórica:
- método de elementos finitos
- matrices matriciales de rigidez
- Matrices matriciales de flexibilidad
Se recomienda escoger en base a este orden:
- Versátil
- facilidad de manejo
- interpretación de resultado

12. ETABS V.18 del CSI, para EDIFICACIONES
• LOS MATERIALES QUE SE PUEDEN TRABAJAR SON VARIOS:
CONCRETO ARMADO, ACERO ESTRUCTURAL, ALBAÑILERÍA,
ADOBE Y MADERA.
• SE PUEDE DISEÑAR TODO TIPO DE EDIFIACIONES CON
DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES.
• COLOCARLE EXCITACIONES EXTERNAS, COMO CARGAS DE
GRAVEDAD, SISMO, VIENTO, ETC.
• PODEMOS OBTENER RESPUESTAS DE LA ESTRUCTURA COMO
SON LAS FUERZAS INTERNAS (COMPRENSIÓN ,TRACCIÓN),
CORTANTES, MOMENTOS FLECTORES Y MOMENTOS
TORSORES., ESFUERZOS NORMALES Y CORTANTES, ASI COMO
LOS DESPLAZAMIENTOS Y DEFORMACIONES.

13. III. ANÁLISIS ESTRUCTURAL EN ETABS
DEFINIR
• Unidades
(MKS)
• Mallas (Grid)
• Niveles (Story)
• Materiales
• Secciones de
elementos
estructurales
DIBUJAR
• Columnas y
vigas
(Elementos
Frame)
• Losas
(elementos
slab)
• Muros
(elementos
Wall)
ASIGNAR CARGAS
• Cargas Muerta
• Carga Viva
• Definir Peso
sísmico
• Definir grados
de libertad
• Activar centro
de rigidez
• Sismo Estático
• Sismo
Dinámico
ASIGNAR
PROPIEDADES
• Restricciones
• Brazo rígidos
• Liberación de
momentos
• (vigas chatas y
sin LGD)
• Torsión 0.01 en
vigas interiores
• Ensamblar slab
con frame y
wall
• Diafragma
rígido
ANLAIZAR Y
CALCULAR
• Check de
análisis
• Correr Análisis
• Verificar
derivas
• Verificar
cortante de
diseño
• Combinaciones
de carga
• Diseño de
acero

14. EJEMPLO PRÁCTICO
• ANÁLISIS Y DISEÑO
ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO
MULTIFAMILIAR DE 8 PISOS:
• Datos:
• Altura de sótano = 3.40m
• Altura de primer piso = 4.00m
• Altura típica = 2.60 m
• Capacidad portante = 6.00 kg/cm2
• Prof. De desplante = 1.20 según el
EMS
• f’c = 210 kg/cm2
• Ubicación – distrito de madalena
DE LA ESTRUCTURACIÓN Y
PREDIMENSIONAMIENTO:
• LOSAALIGERADA:
• Losa Aligerada 1D (0.20m)
• Losa Aligerada 2D (0.20m)
• Losa Maciza (0.20m)
• VIGAS:
• VP1 (0.30x0.50)
• VP2 (0.50x0.50)
• VP3 (0.25x0.50)
• VB (0.15x0.20)
• COLUMNAS:
• C-1 (0.30x1.00)
• C-2 (0.30x0.60)
• PLACAS
• Placa PL 0.25m

15. Período Fundamental de Vibración (T)
• El período fundamental de vibración para cada
dirección se estima con la siguiente expresión:
• Alternativamente puede usarse
la siguiente expresión:

16. Procedimientos de Análisis Sísmico
• Utiliza uno de los procedimientos
siguientes:
a) Análisis estático o de fuerzas estáticas
equivalentes
b) Análisis dinámico modal espectral
• El análisis se hace considerando un
modelo de comportamiento lineal y
elástico con las solicitaciones sísmicas
reducidas.
• El procedimiento de análisis dinámico
tiempo - historia, puede usarse con fines
de verificación, pero en ningún caso es
exigido como sustituto de los
procedimientos indicados en los artículos.
ANÁLISIS ESTATICO
ANÁLISIS DINAMICO
TIEMPO - HISTORIA

17. ANÁLISIS ESTÁTICO o de Fuerzas Estáticas Equivalentes
• Este método representa las solicitaciones
sísmicas mediante un conjunto de fuerzas
actuando en el centro de masas de cada
nivel de la edificación.
• Pueden analizarse mediante este
procedimiento todas las estructuras
regulares o irregulares ubicadas en la zona
sísmica 1.
• En las otras zonas sísmicas puede
emplearse este procedimiento para las
estructuras clasificadas como regulares, de
no más de 30 m de altura, y para las
estructuras de muros portantes de concreto
armado y albañilería armada o confinada
de no más de 15 m de altura, aun cuando
sean irregulares.
FUERZA CORTANTE EN LA BASE
El valor de C/R no se considera menor que:
Distribución de la Fuerza Sísmica en Altura
n: es el número de pisos del edificio
K: es un exponente en función del (T)

18. ANÁLISIS DINAMICO MODAL ESPECTRAL
• Los modos de vibración pueden
determinarse por un procedimiento de
análisis que considere apropiadamente las
características de rigidez y la distribución de
las masas. En cada dirección se
consideran aquellos modos de vibración
cuya suma de masas efectivas sea por lo
menos el 90% de la masa total, pero se
toma en cuenta por lo menos los tres
primeros modos predominantes en la
dirección de análisis
• Para cada una de las
direcciones horizontales
analizadas se utiliza un
espectro inelástico de
pseudo- aceleraciones
definido por:
ANÁLISIS MODAL ANÁLISIS ESPECTRAL
1°MODO 2°MODO 3°MODO ESPECTRO DE DISEÑO
ANÁLISIS DINÁMICO

19. CORTANTE BASAL (V) y
PARÁMETROS SISMORESISTENTE
Cortante Basal

20. FACTOR DE ZONA (Z)
El territorio nacional se considera
dividido en cuatro zonas, como se
muestra en la Figura.
La zonificación propuesta se basa en la
distribución espacial de la sismicidad
observada, las características generales
de los movimientos sísmicos y la
atenuación de éstos con la distancia
epicentral, así como en la información
neotectónica.
A cada zona se le asigan un factor Z
según se indica en la Tabla N° 1. Este
factor se interpreta como la aceleración
máxima horizontal en suelo rígido con
una probabilidad de 10% de ser
excedida en 50 años. El factor Z se
expresa como una fracción de la
aceleración de la gravedad.

21. CATEGORIA Y FACTOR DE USO (U)

22. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN DE SUELO (S)

23. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C)
𝑇 = 2𝜋
𝑚
𝑘

24. SISTEMAS ESTRUCTURALES
FACTOR DE REDUCCIÓN (R=Ia*Ip*Ro)

25. FACTORES DE IRREGULARIDAD

26. RESTRICCIÓN DE IRREGULARIDAD

27. ANCLAJE CON GANCHO ESTANDAR

28. DETERMINACIÓN DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES
• Para estructuras regulares, los desplazamientos
laterales se calculan multiplicando por 0,75 R los
resultados obtenidos del análisis lineal y elástico con
las solicitaciones sísmicas reducidas. Para
estructuras irregulares, los desplazamientos
laterales se calculan multiplicando por 0,85 R los
resultados obtenidos del análisis lineal elástico.
• Para el cálculo de los desplazamientos laterales no
se consideran los valores mínimos de C/R ni el
cortante mínimo en la base.

29. FUERZA CORTANTE MÍNIMA DE DISEÑO
• Para cada una de las direcciones
consideradas en el análisis, la fuerza
cortante en el primer entrepiso del
edificio no puede ser menor que el 80%
del valor calculado para estructuras
regulares, ni menor que el 90% para
estructuras irregulares.
• Si fuera necesario incrementar el
cortante para cumplir los mínimos
señalados, se escalan
proporcionalmente todos los otros
resultados obtenidos, excepto los
desplazamientos.

30. DISEÑO DE CONCRETO ARMADO
• Las estructuras y los elementos estructurales deberán
diseñarse para obtener en todas sus secciones
resistencias de diseño (ØRn) por lo menos iguales a las
resistencias requeridas (Ru), calculadas para las cargas y
fuerzas amplificadas en las combinaciones de carga.
RESISTENCIA REQUERIDA
RESISTENCIA DE DISEÑO

31. MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
Consultas y Preguntas :
willy.melchor@construni.com