2do Examen Sismo

1. Instituto Politécnico “Santiago Mariño”
2° Examen de Sísmo
Carlos Eduardo Nieto
C.I.: 15.731.000

2. Responda las siguientes preguntas:
1. Resuelva el siguiente ejercicio:

3. R.-

6. 2. Explique cómo se realiza el cálculo sísmico de un edificio.
R.- Lo primero que debemos conocer es la zonificación donde se va a calcular el
edificio, Estado, Municipio, Tipo de tierra donde se va a fundar el edificio.
Luego, realizamos el análisis de las Cargas verticales, para obtener el peso nivel
por nivel y el Pre-dimensionado de los elementos que vamos a utilizar.
Calculamos el peso del edificio.
Buscamos el coeficiente Sísmico de Diseño. que vería según el uso del edificio y
el tipo de suelo donde se va a construir.
Calculamos el periodo fundamental del edificio.
Calculamos la ductilidad global de la estructura utilizando el valor mayor que nos
dé según las formulas que presenta la Norma.
Luego, Calculamos el Esfuerzo de corte basal.
Realizamos la distribución del corte en altura.
Realizamos el cálculo del Esfuerzo de Corte Traslacional.
Calculamos los Momentos de Inercia y Rigideces.
Buscamos el Centro de Masa y Centro de Rigidez.
Calculamos la excentricidad y el Momento Torsor.
Se deberá calcular el esfuerzo de Corte Rotacional que produce el Momento
Torsor.
Una vez que hemos determinado los esfuerzos de corte finales (fuerzas sísmicas
horizontales) para cada entrepiso, es necesario distribuirlos a los pórticos, es decir
a los planos sismo resistentes, en ambas direcciones x é y.
Resolver un pórtico, implica obtener los valores de los momentos flectores,
esfuerzos de corte en las vigas y columnas, y los esfuerzos normales en las
columnas, producidos por las fuerzas sísmicas horizontales.
Por Último, una vez resuelto el pórtico, en ambas direcciones, se tendrán
finalmente los esfuerzos finales por cargas gravitatorias y por cargas sísmicas.
3. Explique el riesgo sísmico.
R.- El Riesgo Sísmico nos lleva a conocer y tomar conciencia del movimiento
ocasionado en la superficie terrestre y en su interior, debido a la Teoría de
Tectónica de Placas al conocer los límites donde se encuentran dos tipos de

7. placas distintas se han podido observar a lo largo de los años que son los sitios
más propensos a actividades sísmicas, también se han conocido casos de
temblores alejados de los límites (sismicidad intraplacas), pero en menor cantidad,
esto nos lleva a conocer este tipo de movimientos generalmente producidos por
Fallas Tectónicas, que producen una liberación de una gran cantidad de energía a
lo largo de la misma, esto viene dado a que las placas ubicadas en la corteza
terrestre se encuentran en un constante movimiento que la mayoría de las veces
son imperceptibles, estos movimientos pueden ser verticales, Horizontales y
Oblicuos, donde se alejan las placas, se acercan o se superponen unas sobre
otras, causando depresiones o elevaciones entre las mismas. En resumen,
podemos decir, que el riesgo sísmico tiene que ver directamente con nuestra
ubicación geográfica y nuestra cercanía a las fallas existentes (mas cerca de las
fallas = mayor riesgo sísmico; mas alejado de las Fallas = menor riesgo sísmico).
4. Describa los métodos para determinar el riesgo sísmico.
R.- AMENAZA SÍSMICA: Se puede realizar en base a métodos probabilísticos,
donde podemos utilizar datos como: Estudios Geológicos, Sismológicos, y
Geotécnicos, Tipo y características de la fuente de información sísmica; sismicidad
histórica de la zona, magnitudes máximas de acuerdo a las fallas y longitudes de
ruptura posibles, distribución espacio-temporal de los sísmos en o cerca de la
zona a estudiar, Atenuación de las Ondas Sísmicas y Registros Acelerográficos
disponibles.
Es importante aclarar en este punto que la intensidad del sismo esperable en el
sitio debe ser entendida en términos generales como los valores de aceleración,
velocidad, desplazamiento o coordenadas espectrales de cualquier variable que
permita inducir sobre la estructura solicitaciones que requieran su respuesta ante
ella dinámicamente.
VULNERABILIDAD SÍSMICAS: 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 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: Como se describió anteriormente
para la obtención de las pérdidas (Riesgo), es necesario evaluar individualmente
los índices de daño. En tal sentido se hace necesario evaluar los desplazamientos
que tendrá la estructura y compararlos con los desplazamientos limites para cada
nivel de daño. Vulnerabilidad Física, Funciones de daños, Daños Estructurales,

8. FRTIPO: Este factor permite calcular la aceleración basal resistente elástica, este
factor es el definido en los códigos como el 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.
PROGRAMA DE COMPUTADOR PERCAL VERSIÓN MILLENIUM: está
transformado específicamente para realizar una evaluación de vulnerabilidad y
pérdidas predio a predio; posteriormente arroja datos de vulnerabilidad y pérdidas
por manzana haciendo una ponderación de pesos por área de los predios que
corresponden a la manzana. El programa recibe la información por medio de tres
archivos: de datos generales, de datos de los predios, y el de datos de los
espectros de respuesta de cada uno de los tipos de suelo.
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 resistentes.
R.- En la actualidad se los sistemas de protección sísmica posee cuatro
categorías, en las que podemos mencionar:
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.

9. 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.
Y los 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 propiedades
dinámicas de la estructura con costos energéticos muy reducidos.
6. Explique los criterios fundamentales para el diseño sismo resistente.
R.- 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.
La recomendación práctica de utilizar la relación práctica: L2 / L1 ≤ 2,3
Para solucionar dicho problema se insertan juntas totales, de tal manera que cada
una de las estructuras separadas se trate como una estructura corta. Estas juntas
deben ser diseñadas para que no se produzcan choques entre las partes
separadas, a consecuencia del movimiento 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 posibles soluciones 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. 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 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; y L / L1 > 0,1 en estructuras con voladizos inclinados.

10. 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 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.

11. 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 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.
- 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

12. 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, 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.
7. Exponga la conclusión obtenida en la realización del Estudio de Caso
sobre las fallas sísmicas.
R.-