Una edificación, es sismo resistente cuando se diseña y construye con una adecuada configuración estructural. análisis sísmico de estructuras.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA
NÚCLEO CARACAS
INGENIERÍA CIVIL.
Facilitador: PrypchanAndreas

2. Caracas, octubre del 2016.
INTRODUCCIÓN
Una edificación, es sismo resistente cuando se diseña y construye con una adecuada
configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con
una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de fuerzas causadas por
sismos frecuentes.
Para tener una casa sismo resistente se deben cumplir unas condiciones en cuanto a la
colocación de los muros, el grueso de las paredes, si son divisorios, la forma de colocar las
vigas de amarre, las cintas de culata y cómo lograr la continuidad que estos elementos
deben tener al momento de construir para que actúen adecuadamente durante un sismo.
Aun cuando se diseñe y construya una edificación cumpliendo con todos los requisitos que
indican las normas de diseño y construcción sismo resistente, siempre existe la posibilidad
de que se presente un terremoto aún más fuerte que los que han sido previstos y que deben
ser resistidos por la edificación sin que ocurran colapsos totales o parciales en la
edificación. Por esta razón, no existen edificios totalmente sismo-resistentes. Sin embargo,
la sismo resistencia es una propiedad o capacidad que se le provee a la edificación con el
fin de proteger la vida y los bienes de las personas que la ocupan. Por lo tanto esa es la
misión principal de un ingeniero civil, el usar toda la información disponible y el saber que
es un sismo en si, para poder expresarlo en los cálculos necesarios para llevar a un diseño
de edificación sismo resistente permitiendo que la estructura, no necesariamente se
mantenga en pie, si no, que esta proporcione el tiempo suficiente para que las personas que
lo están habitando tengan oportunidad de salir de estos y no obtener pérdidas de vidas
humanas.

3. SISMO
Un sismo son sacudidas o movimientos bruscos del terreno, generalmente producidos por
disturbios tectónicos o choques de las capas tectónicas (ocasionado por fuerzas que tienen
su origen en el interior de la Tierra) y volcánicos, producido por la extrusión de magma
hacia la superficie. En ambos casos hay una liberación de energía acumulada que se
transmite en forma de ondas elásticas, causando vibraciones y oscilaciones a su paso a
través de las rocas sólidas del manto y la litosfera hasta 'arribar' a la superficie terrestre. El
término es sinónimo de terremoto o seísmo, aunque en algunas regiones geográficas los
conceptos de sismo o seísmo se utilizan para hacer referencia a temblores de menor
intensidad que un terremoto. Los terremotos pueden ser superficiales (0-70 km),
intermedios (70-300Km) o profundos (300-700 km).
Etapas de un sismo:
 El hipocentro o foco sísmico: es el punto interior de la Tierra donde tiene lugar el
sismo. Si se traza una línea vertical desde el hipocentro hasta la superficie, nos
encontramos con el epicentro (el punto sobre la Tierra donde las ondas sísmicas
repercuten con mayor intensidad).
 Epicentro: lugar de la superficie terrestre más cercana al hipocentro. En este punto
es donde el terremoto provoca más daños.
Ondas sísmicas: se propagan en círculos. A medida que se alejan del epicentro pierden
intensidad. El movimiento sísmico se propaga mediante ondas elásticas, partir del
hipocentro. Son oscilaciones que se propagan desde una fuente (foco o hipocentro) a través
de un medio material elástico (sólido y líquido) transportando energía mecánica. Se
clasifican en Corpóreas y Superficiales. Las Corpóreas viajan por el interior de la Tierra y
se clasifican en Primarias (P) y Secundarias (S). Las Superficiales, como su nombre lo
indica, se desplazan por la superficie del planeta y se dividen en Ondas Love (L) y Ondas
Rayleigh (R).

4. Un promedio de ochocientos mil temblores azotan la tierra cada año, pero muchos son
pequeños y no son sentidos por el ser humano. Un temblor severo de magnitud mayor,
puede ser esperado cada ocho o diez años.
Ondas sísmicas.
Tipos de Ondas:
 Ondas Primarias (P): La primera característica de esta onda es que comprime y
expande la roca, en forma alternada en la misma dirección en que viaja. Estas
ondas son capaces de viajar a través de las rocas sólidas, así como de líquidos, por
ejemplo, océanos o magma volcánico. Las ondas "P" son capases de transmitirse
a través de la atmósfera, por lo que en ocasiones son percibidas por personas y
animales como un sonido grave y profundo.
 Ondas Secundarias (S): Viajan más lento que las ondas P, por lo que arriban con
posterioridad a la superficie terrestre. Movimiento de arriba hacia abajo y de lado
a lado, que sacude la superficie del suelo vertical y horizontalmente. Este es el
movimiento responsable del daño de las construcciones.
 Ondas Love (L): Su movimiento es el mismo que el de las Ondas S, sólo que
restringido a los intervalos de interacción entre las diferentes capas de la
superficie terrestre. Viajan más rápido que las Ondas Rayleigh,
 Ondas Rayleigh (R): Tienen un movimiento vertical similar al de las olas de
mar. Las ondas superficiales viajan más despacio que las ondas internas.

5. CAUSAS
Los terremotos suelen ocurrir en zonas donde la concentración de fuerzas generadas por
los límites de las placas tectónicas, da lugar a movimientos de reajuste en el interior y en la
superficie de la Tierra. Por este motivo los seísmos de origen tectónico están íntimamente
relacionados con la formación de fallas geológicas. Comúnmente acontecen al final de
un ciclo sísmico, que es el período durante el cual se acumula deformación en el interior de
la Tierra que más tarde se liberará repentinamente. Dicha liberación se corresponde con el
terremoto, tras el cual la deformación comienza a acumularse nuevamente. La causa
principal de un temblor es la liberación súbita de energía dentro del interior de la Tierra por
un reacomodo de ésta. El manto es el punto donde se desencadenan las fuerzas que dan
origen al desplazamiento de los continentes y por ende a los terremotos.
Los sismos ocurren por la deformación de las rocas contiguas a una falla activa, que liberan
su energía potencial acumulada y producen grandes temblores. Los procesos volcánicos, los
movimientos de laderas y el hundimiento de cavidades cársticas también pueden generar
sismos.
Placas Tectónicas:
La corteza terrestre está compuesta al menos por una docena de placas rígidas dichas
placas, separadas por cadenas montañosas o fosas, se mueven lentamente, chocando o
rozándose unas con otras. Las placas se mueven relativamente entre ellas y en los bordes o
zonas de interacción pueden producirse algunos de los siguientes fenómenos:
 Formación de nueva corteza: El desplazamiento del magma, fundido y muy
caliente, que escapa hacia el exterior provoca volcanes y terremotos de magnitud
variable.
 Roce entre placas: Al pasar una al lado de la otra se crean esfuerzos, los cuales se
liberan violentamente cuando las rocas llegan a su punto de fractura. Esta situación
produce terremotos.
 Choques entre placas, se pueden describir tres situaciones:

6. a) Choque de dos placas continentales: debido a su poca densidad ninguna se
hunde, pero el choque causa que se arruguen formando una cadena
montañosa.
b) Choque entre una placa oceánica y una placa continental: como la corteza
oceánica es más densa, la placa sub-duce, regresa al manto y forma las
grandes fosas que se han encontrado en los bordes de los océanos. Como
consecuencia del choque se arruga la corteza y se forma una cadena
montañosa.
c) Choque de dos placas oceánicas: aquí se hunde la más delgada o más densa
de las dos, provocando terremotos y volcanes, como también pueden dar
origen a islas volcánicas.
CONSECUENCIAS
Entre las principales consecuencias que puede traer consigo un terremoto se encuentran las
rupturas del suelo, incendios de diversa gravedad, maremotos o tsunamis y deslizamientos
de tierra de muy diversa envergadura.
Recomendaciones:
Ante todo ello, los principales consejos que hay que seguir cuando se está sufriendo un
terremoto son los siguientes:
 Si está fuera de un inmueble hay que ubicarse en una zona abierta, alejada de
cualquier tipo de edificio, y también no colocarse cerca de postes eléctricos.
 Si se está dentro de un establecimiento o de la casa, lo fundamental es situarse bajo
el dintel de una puerta y siempre alejado de ventanas o cualquier otro objeto que
pueda romperse y hacernos daño.
 Si nos quedamos sin luz hay que apostar por linternas y nunca por velas cuya llama
pueda provocar un incendio, entre otras recomendaciones.

7. Existen zonas que tienen una mayor tendencia a sufrir sismos. Se trata de aquellas regiones
donde la concentración de fuerzas generada por los límites de las placas tectónicas hace que
los movimientos de reajuste sean más frecuentes, tanto en el interior de la corteza terrestre
como en la superficie de la Tierra. Muchos son los sismos que se han producido a lo largo
de la historia en todo el mundo. No obstante, entre los más importantes se encuentra el de
Valdivia (Chile) que tuvo lugar en el año 1960 y que alcanzó una magnitud de 9,5.
EVALUACIÓN
Escala de Richter:
La escala de Richter es una graduación de la magnitud de los sismos, deducida en 1935 por
el geofísico Charles Richter y desarrollada después por él y por Reno Gutemberg. La escala
tuvo una definición originalmente, como el logaritmo de la amplitud del movimiento de un
sismógrafo estándar situado a 100 km de distancia del epicentro de un sismo. Es también
conocida como la escala de magnitud local, y es la escala más utilizada por los sismólogos.
Esta escala se emplea para evaluar los daños ocasionados por los sismos, y mide la
cantidad de energía liberada de un temblor en su centro o foco, el rango de la escala varía
de 1-10 grados, y la intensidad crece de forma exponencial de un número al siguiente.
Cuando la tierra empieza a temblar, el sismógrafo inmediatamente registra las ondas
sísmicas generadas y las representa en forma de sismogramas, que permiten la mediación
de la magnitud o cantidad de energía liberada bajo los parámetros de Richter.
La gama de magnitudes de terremotos es muy amplia, desde la vibración más tenue (2
grados) que sólo lo detecta el instrumento, y no es percibida por los seres humanos, hasta
los movimientos intensos que derriban construcciones enteras. Un evento con una magnitud
de 7 o más, por lo común se considera importante. El terremoto de mayor magnitud que ha
podido ser medida hasta ahora, fue el ocurrido en la ciudad de Valdivia (Chile) en 1960,
alcanzando una magnitud de 9,5.

8. A continuación se figuran ejemplos de los efectos que pudieran suceder en algunos casos,
dependiendo de la energía de cada grado:
 3,5 grados: terremoto débil que solo se percibe en los pisos altos.
 4,5 grados: tiemblan las ventanas, los muebles y los carros estacionados.
 5,5 grados: caen algunos árboles y se producen algunos destrozos.
 6.5 grados: daños en algunas estructuras y derrumbamiento de muros.
 7,5 grados: destrucción de muchos edificios y hundimientos de postes.
 Más de 8,1 grados: destrucción total de una ciudad y levantamiento de la corteza
terrestre.
La escala de Richter es abierta, esto quiere decir que aunque hasta la actualidad no se ha
registrado un terremoto de magnitud mayor de 9.6, es posible que se produzca alguno que
supere de 10.
Intensidad en Escala de Mercalli:
Modificada en 1931 por Harry O. Wood y Frank Neuman. Creada en 1902 por el
sismólogo italiano Giusseppe Mercalli, no se basa en los registros sismográficos sino en el
efecto o daño producido en las estructuras y en la sensación percibida por la gente. Para
establecer la Intensidad se recurre a la revisión de registros históricos, entrevistas a la gente,
noticias de los diarios públicos y personales, entre otros medios. La Intensidad puede ser
diferente en los diferentes sitios reportados para un mismo terremoto y dependerá de:
 La energía del terremoto.
 La distancia de la falla donde se produjo el terremoto.
 La forma como las ondas llegan al sitio en que se registra (oblícua, perpendicular,
etc.).
 Las características geológicas del material subyacente del sitio donde se registra la
Intensidad y, lo más importante;
 Cómo la población sintió o dejó registros del terremoto.

9. Los grados no son equivalentes con la escala de Richter. Se expresa en números romanos y
es proporcional, de modo que una Intensidad IV es el doble de II, por ejemplo.
Grado I Sacudida sentida por muy pocas personas en condiciones especialmente
favorables.
Grado II Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los
pisos altos de los edificios. Los objetos suspendidos pueden oscilar.
Grado III Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos
altos de los edificios, muchas personas no lo asocian con un temblor. Los
vehículos de motor estacionados pueden moverse ligeramente. Vibración
como la originada por el paso de un carro pesado. Duración estimable
Grado IV Sacudida sentida durante el día por muchas personas en los interiores,
por pocas en el exterior. Por la noche algunas despiertan. Vibración de
vajillas, vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen. Sensación como
de un carro pesado chocando contra un edificio, los vehículos de motor
estacionados se balancean claramente.
Grado V Sacudida sentida casi por todo el mundo; muchos despiertan. Algunas
piezas de vajilla, vidrios de ventanas, etcétera, se rompen; pocos casos de
agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables. Se observan
perturbaciones en los árboles, postes y otros objetos altos. Se detienen de
relojes de péndulo.
Grado VI Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen
hacia afuera. Algunos muebles pesados cambian de sitio; pocos ejemplos
de caída de aplanados o daño en chimeneas. Daños ligeros.
Grado VII Advertido por todos. La gente huye al exterior. Daños sin importancia en
edificios de buen diseño y construcción. Daños ligeros en estructuras
ordinarias bien construidas; daños considerables en las débiles o mal
planeadas; rotura de algunas chimeneas. Estimado por las personas
conduciendo vehículos en movimiento.

10. Grado VIII Daños ligeros en estructuras de diseño especialmente bueno; considerable
en edificios ordinarios con derrumbe parcial; grande en estructuras
débilmente construidas. Los muros salen de sus armaduras. Caída de
chimeneas, pilas de productos en los almacenes de las fábricas, columnas,
monumentos y muros. Los muebles pesados se vuelcan. Arena y lodo
proyectados en pequeñas cantidades. Cambio en el nivel del agua de los
pozos. Pérdida de control en las personas que guían vehículos
motorizados.
Grado IX Daño considerable en las estructuras de diseño bueno; las armaduras de
las estructuras bien planeadas se desploman; grandes daños en los
edificios sólidos, con derrumbe parcial. Los edificios salen de sus
cimientos. El terreno se agrieta notablemente. Las tuberías subterráneas se
rompen.
Grado X Destrucción de algunas estructuras de madera bien construidas; la mayor
parte de las estructuras de mampostería y armaduras se destruyen con
todo y cimientos; agrietamiento considerable del terreno. Las vías del
ferrocarril se tuercen. Considerables deslizamientos en las márgenes de
los ríos y pendientes fuertes. Invasión del agua de los ríos sobre sus
márgenes.
Grado XI Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie. Puentes destruidos.
Anchas grietas en el terreno. Las tuberías subterráneas quedan fuera de
servicio. Hundimientos y derrumbes en terreno suave. Gran torsión de
vías férreas.
Grado XII Destrucción total. Ondas visibles sobre el terreno. Perturbaciones de las
cotas de nivel (ríos, lagos y mares). Objetos lanzados en el aire hacia
arriba.

11. SELECCIÓN DE ESTRUCTURAS
ESTRUCTURAS REGULARES:
Las estructuras regulares no tienen discontinuidades físicas significativas en su
configuración vertical, en planta o en su sistema resistente a fuerzas laterales; estas están
Formadas por marcos planos con o sin contra-venteo vertical, con o sin muros estructurales,
paralelos o casi paralelos, ligados entre sí en todos sus entrepisos a través de sistemas de
piso con resistencia y rigidez suficiente para hacer que todos los marcos y muros trabajen
en conjunto para soportar las fuerzas laterales debido al sismo o viento, para proporcionar a
la estructura, la rigidez suficiente y evitar así el pandeo, en conjunto bajo cargas verticales;
como también todos los marcos deben ser simétricos y todas las columnas de un entrepiso
deberán tener la misma altura aunque haya entrepiso con diferente altura
ESTRUCTURAS IRREGULARES:
Cuando ocurre alguno de los siguientes casos:
 No está formada por marcos planos.
 No están los muros paralelos entre sí.
 No forman dos sistemas de marcos perpendiculares entre sí.
 Los sistemas de piso no tienen la rigidez o resistencia suficiente para distribuir
fuerzas laterales de manera uniforme.
 Cuando zonas importantes de los entrepisos están huecas.
 Cuando la geometría de los marcos difiere sustancialmente de unos a otros.
 Cuando algún entrepiso tiene columnas de distinta altura.
 Una estructura puede ser regular en una dirección e irregular en otra. Ejemplos de
Estructuras:
a) Regulares: Edificios de departamentos, oficinas.
b) Irregulares: Teatros, cines, plantas industriales, auditorios.

12. Irregularidades en estructuras verticales:
1) Irregularidad de rigidez, piso suave: es uno en el cual la rigidez lateral es menor
que el 70% de la rigidez del piso superior o menor que el 90% del promedio de los
tres pisos superiores.
2) Irregularidad de masa (peso): se deberá considerar que existe irregularidad de
masa, cuando la masa efectiva de cualquier piso es más del 150% de la masa
efectiva de un piso adyacente.
3) Irregularidad geométrica vertical: se deberá considerar que existe irregularidad
geométrica vertical cuando la dimensión horizontal del sistema resistente a fuerzas
laterales en cualquier piso es más 130% de la de un piso adyacente. No es necesario
considerar apartamentos miradores de un piso.
4) Discontinuidad en el plano de un elemento vertical del sistema resistente: una
desalineación en el plano de los elementos verticales del sistema resistente a
fuerzas laterales, mayor que la longitud de esos elementos.
5) Discontinuidad de capacidad, piso débil: este es uno en el cual la resistencia del
piso es menor que el 80% de la resistencia del piso superior. La resistencia del piso
es la resistencia total de todos los elementos resistentes al sismo, que comparten el
cortante de piso en la dirección en consideración.
Irregularidades estructurales en planta:
1) Irregularidad torsional, a considerarse cuando los diafragmas no son flexibles:
deberá considerarse cuando el desplazamiento lateral máximo relativo calculado,
incluyendo torsión accidental, en un extremo de la estructura transversal a un eje,
es más 12 veces que el promedio de los desplazamientos laterales relativos de piso
de los dos extremos de la estructura.
2) Entrantes o salientes: la configuración en planta de la estructura y su sistema
resistente a fuerzas laterales se considera que tiene entrantes o salientes cuando, las
dos proyecciones de la estructura son mayores que el 15% de la dimensión en
planta de la estructura en esa dirección.

13. 3) Discontinuidad del diafragma: diafragmas con discontinuidades abruptas o
variaciones en la rigidez, incluyendo los que tienen cortes o aberturas mayores que
el 50% de toda el área encerrada por el diafragma.
4) Des-alineamiento fuera del plano: discontinuidades en la trayectoria de una
fuerza lateral, tales como el des-alineamiento fuera del plano de los elementos
verticales.
5) Sistemas no paralelos: los elementos verticales resistentes a cargas laterales no
son paralelos o simétricos a los ejes ortogonales principales del sistema resistente a
sismo.
ANALISIS
El análisis sísmico de estructuras es una disciplina que se enmarca dentro del campo del
Análisis Estructural y tiene como objetivo efectuar una apreciación dela respuesta de una
estructura a la ocurrencia de un evento sísmico.
En un principio cuestiones que interesaban para conocer los factores sísmicos estaban
basadas en resistencia de los materiales, pero este criterio ha evolucionado y actualmente
interesan las que se encuentran basadas en desplazamientos, los que dañan a las estructuras,
adicionalmente se ha demostrado que la capacidad de predicción en la demanda de
resistencia es bastante superior a las posibilidades de predecir los desplazamientos de una
estructura, siendo esto muy claro cuando apreciamos una curva de capacidad, donde se
observa que pequeñas variaciones en el cortante basal pueden implicar sustanciales
variaciones en el desplazamiento.
En términos estáticos se diría que la incertidumbre en la determinación de las acciones
basadas en resistencia es inferior a la que se halla presente en las basadas en
desplazamientos. Todo este razonamiento más consideraciones económicas han creado el
marco en que se viene desarrollando el diseño sísmico basado en desempeño.
Los principales procedimientos de análisis sísmico son los siguientes (FEMA, 1997):
a) Análisis estáticos lineales: Conocidos como Estáticos Equivalentes.

14. b) Análisis dinámicos lineales: Se usan de dos tipos:
 Tiempo Historia: Cuando se usan registros de aceleración y las respuestas
estructurales se conocen a lo largo de toda la duración del evento sísmico.
 Espectro de respuesta: Cuando se trabaja con los espectros obtenidos de los
registros de aceleración, combinando los aportes de cada modo, a fin de obtener un
valor representativo de la respuesta, ya que la falta de simultaneidad de las máximas
respuestas en cada modo de vibración implica la necesidad de combinarlas
adecuadamente.
c) Análisis estático no lineal: Más conocido como push-over, cuya principal característica
es la de usar sistemas equivalentes de un grado de libertad, para modelar una estructura de
múltiples grados de libertad y nos permiten apreciar respuestas globales de la estructura.
d) Análisis dinámico no lineal: Cuando conociendo las propiedades de los materiales
constructivos de la estructura y de los elementos de los sistemas estructurales, se hace uso
de registros de aceleración, en un cierto número de ellos, para predecir las respuestas del
sistema, generalmente las basadas en desplazamientos.
En general, pueden establecerse como objetivos del diseño sísmico:
a) Evitar que se exceda el estado límite de servicio para sismos de intensidad
moderada que pueden presentarse varias veces en la vida de la estructura.
b) Que el estado límite de integridad estructural no se exceda para sismos severos que
tienen una posibilidad significativa de presentarse en la vida de la estructura.
c) El estado límite de supervivencia no debe excederse ni para sismos extraordinarios
que tengan una muy pequeña probabilidad de ocurrencia.
Para la realización de un análisis sísmico es necesario considerar las siguientes etapas:
a) La selección de un sistema estructural adecuado: Capaz de absorber y disipar la
energía introducida por el sismo.
b) El análisis sísmico: Determinación del modelo analítico más representativo de la
estructura real.

15. c) El dimensionamiento de la sección: Los métodos de dimensionamiento de las
secciones y elementos estructurales no difieren sustancialmente de los que se
especifican para otro tipo de acciones, excepto para los métodos de diseño por
capacidad.
d) Detallado de la estructura. Para lograr un comportamiento dúctil, esto es, detallar
sus elementos y conexiones para proporcionar gran capacidad de deformación antes
del colapso.
En general para el análisis de los movimientos sísmicos se recurren a dos métodos, el
método estático y el método dinámico:
Método estático:
El método de análisis Estático consta esencialmente de los siguientes pasos:
a) Calcular fuerzas laterales aplicadas en los centros de masa de los pisos que
produzcan efectos equivalentes en la acción sísmica.
b) Distribuir las fuerzas laterales del paso 1 a los momentos torsionantes asociados a
dichas fuerzas entre los sistemas resistentes a carga lateral que conforman la
estructura
c) Analizar cada sistema resistente ante las cargas laterales que correspondan.
Para ello se puede realizar la valuación de fuerzas sísmicas con o sin estimar el periodo
fundamental de la estructura.
En el primer caso es necesario calcular las fuerzas cortantes a diferentes niveles de una
estructura, en la que se supondrá un conjunto de fuerzas de inercia actuando sobre cada uno
de los niveles, en donde se suponen están concentradas las masas. Dichas fuerzas de inercia
se determinarán considerando que las aceleraciones de las masas de la estructura varían
linealmente con la altura y que la fuerza cortante basal de la estructura es igual al
coeficiente sísmico reducido por ductilidad y multiplicado por el peso de la construcción,
independientemente del periodo fundamental de la estructura

16. Para el segundo caso, podrán adoptarse fuerzas cortantes menores que las calculadas,
siempre que se tome el valor aproximado del periodo fundamental de vibración de la
estructura.
En el método estático, el momento torsionante en la estructura en el entrepiso se toma igual
a la fuerza cortante de dicho entrepiso multiplicada por la excentricidad de diseño que
resulte más desfavorable para cada sistema resistente de la estructura. Para la localización
de los centros de torsión de una estructura y la distribución de las fuerzas cortantes y
momentos torsionantes entre los sistemas resistentes que la conforman, se recomienda
recurrir a un procedimiento basado en el análisis bidimensional de estructuras con sistemas
resistentes no ortogonales, en donde el centro de torsión de un entrepiso es el punto de
aplicación de la fuerza cortante para producir no solo traslación sino rotación, para lo cual
es necesario determinar la rigidez de entrepiso del sistema resistente y las coordenadas de
un punto arbitrario de su eje referenciadas en un sistema de coordenadas global.
Así mismo, en el momento de volteo obtenido en un nivel puede tomarse igual al cálculo
multiplicado por un factor reductivo en función de la relación entre la altura a la que se
calcule el momento de volteo y la altura total de la construcción, pero este no debe ser
menor que el producto de la fuerza cortante en el nivel en cuestión multiplicada por su
distancia al centro de gravedad de la parte de la estructura en que se encuentra por encima
de dicho nivel.
Cabe aclarar que la utilización del método estático se encuentra limitado a construcciones
de altura moderada (no mayor de 60 m., Manual CFE, 1993) y considerando un solo modo
de vibración, porque para estructuras de periodos largos, los modos superiores pueden tener
mayor importancia que la proporcionada en este método.
Método dinámico:
Al realizarse un análisis dinámico es importante recalcar que se pueden consideran todos
los modos de vibración de la estructura, generando así una amplia variedad de
desplazamientos, considerando para el diseño el más desfavorable.

17. El método de análisis dinámico consta de los mismos pasos básicos del estático, solo que
las fuerzas laterales aplicadas en los centros de masa de los pisos se determinan a partir de
la respuesta dinámica de la estructura. A diferencia del estático, este tipo de análisis puede
realizarse en base al análisis modal espectral o análisis paso a paso, considerando para este
último que la respuesta total se encuentre mediante la superposición en el tiempo de las
respuestas modales para cada uno de los modos de vibración.
En caso de realizar un análisis modal espectral, se deben incluir todos los modos de
vibración con periodo mayor o igual a 0.4 segundos, pero en ningún caso podrán
considerarse menos que los tres primeros modos de traslación en cada dirección de análisis.
Para la determinación del momento de volteo se realizará de igual manera que en el análisis
estático.
Tomando la otra opción, análisis paso a paso, se puede acudir a acelero gramas de
temblores reales o de movimientos simulados, o a combinaciones de estos, siempre y
cuando, al igual que en el modal espectral, se usen no menos de cuatro movimientos
representativos, independientes entre si, los cuales coincidan con la intensidad, duración y
contenido de frecuencia del riesgo sísmico del sitio en cuestión, además de considerar un
comportamiento no lineal de la estructura y cualquier incertidumbre que haya en cuanto a
sus parámetros.
En el análisis dinámico, sin importar su modalidad, es necesario revisar una serie de
parámetros a cumplir:
a) Revisión por cortante basal: Una vez considerada la dirección de acción del
sismo, la relación V/W es menor que 0.8a/Q, se incrementarán todas las fuerzas de
diseño y los desplazamientos laterales correspondientes en una porción tal que V/W
iguale a este valor. Esto indica que la fuerza cortante basal de diseño no puede ser
menor que 80 % de la que arroja un análisis estático tomando en cuenta el periodo
fundamental de la estructura.
b) Efectos especiales: Los momentos torsionantes, de volteo, efectos de segundo
orden, efectos combinados de los movimientos terrestres y el comportamiento
asimétrico se tratarán como se especifica en relación con el análisis estático; la

18. reducción del momento de volteo solo se permitirá para fines de cálculo sobre los
momentos de volteo que trabajan en la cimentación.
c) Revisión de estados límite:
 Desplazamientos horizontales.
 Rotura de vidrios.
 Choque contra estructuras adyacentes.
DISEÑO
Las estructuras y sus partes deberán diseñarse y construirse para resistir como mínimo, los
efectos de los movimientos sísmicos del terreno. Cuando los efectos del viento obtenidos
por un análisis, son mayores que los efectos sísmicos, el diseño por viento lo deberá
controlar.
Los procedimientos y limitaciones para el diseño de estructuras se deberán determinar
considerando la zonificación, características del sitio, ocupación, configuración, sistema
estructural y altura de la estructura de acuerdo con el procedimiento de la fuerza lateral
estática. A cada sitio se deberá asignar una zona sísmica y a cada estructura se deberá
asignar un factor de zona.
Para el propósito de diseño resistente a sismos, cada estructura deberá colocarse en una de
las categorías de ocupación.
Cada estructura deberá ser designada como estructuralmente regular o irregular.
La estructura regular no tiene discontinuidades físicas significativas en su configuración
vertical, en planta o en su sistema resistente a fuerzas laterales como las características de
irregularidad. Las estructuras irregulares tienen discontinuidades físicas significativas en su
configuración o en si sistema resistente a fuerzas laterales, estas presentan una o más
características. Para este tipo se deberán diseñarse como si tienen irregularidad en planta.

19. En el diseño se deben tomar en consideración los siguientes sistemas:
 Sistema de marco de edificio: Es un sistema estructural con un marco espacial
esencialmente completo que proporciona el soporte para las cargas gravitacionales.
La resistencia a las fuerzas laterales es proporcionada por muros cortante o marcos
arriostrados.
 Sistema de marco rígido: Es un sistema estructural con un marco espacial
esencialmente completo que proporciona el soporte para las cargas de gravedad. La
resistencia a las fuerzas laterales es proporcionada principalmente por la acción
flexionante de los miembros.
 Sistema doble: Es un sistema estructural que tiene un marco espacial esencialmente
completo que proporciona soporte para las cargar de gravedad, además de tener
resistencia para las cargas laterales que es proporcionada por dos sistemas que
pueden ser de muros contante o marcos arriostrados y marcos rígidos. Los dos
sistemas deberán diseñarse para resistir todo el cortante de diseño en la base, en
proporción a su rigidez relativa, considerando la interacción del sistema doble en
todos los niveles.
 Sistema estructural no definido.
 Sistema estructural que no es de edificio.
 Cualquier estructura deber diseñada usando los métodos estáticos y/o dinámicos.
CAPITULO VII
1. Coeficiente sísmico para edificaciones
Durante tiempos históricos se tiene conocimiento de terremotos que han ocasionado
destrucción en ciudades y poblados de todos los continentes de la tierra. Un elevado
porcentaje de los centenares de miles de víctimas cobradas por los sismos, se debe al
derrumbe de construcciones hechas por el hombre; el fenómeno sismo se ha ido
transformando así en una amenaza de importancia creciente en la medida en que las áreas
urbanas han crecido y se han hecho más densas. Las soluciones constructivas más
duraderas han sido aquellas capaces de resistir las acciones externas y del uso; entre las

20. acciones externas, en vastas extensiones de nuestro planeta, deben incluirse las acciones
sísmicas la cual es representada como un coeficiente empleado para ajustar el cálculo de la
sobrecarga sísmica horizontal en la base del edificio, a la relación entre el período de
vibración de la estructura y el del terreno en el que se asienta.
Las soluciones adoptadas para resistir las acciones sísmicas se desarrollaron esencialmente
analizando los efectos de los terremotos en las construcciones, sin el apoyo teórico de
causas y características de los sismos, ni de información cuantitativa sobre la naturaleza de
los movimientos del terreno, todo se basaba en las construcciones, con muros de 4 y 5 m de
grosor, bóvedas de 60 cm de espesor, contrafuertes, columnas de esbeltez reducida, etc., fue
el resultado de un proceso de prueba y error que fue implementa en los siglos XVI, XVII y
parte del XVIII.
Para lo que es llevado a la actualidad se descubre que es necesario implementar un cálculo
según las características de las zonas por actividades sísmicas, un índice de acción para
ello, siendo este el coeficiente sísmico, el cual representa los coeficientes del cortante basal
que define la fuerza cortante horizontal que actúa en la base del edificio, como una fracción
del peso total del mismo.
La manera de efectuar este coeficiente es que las estructuras se analizarán bajo la acción de
dos componentes horizontales ortogonales, no simultáneos, del movimiento del terreno.
Los efectos correspondientes (deformaciones y fuerzas internas) se combinarán con los de
las fuerzas gravitacionales y de otras acciones según correspondan:
a) En análisis de los efectos debidos a cada componente del movimiento del terreno
deberá satisfacer los siguientes requisitos, con las salvedades que corresponden al
método simplificado de análisis:
b) La influencia de fuerzas laterales se analizará tomando en cuenta los
desplazamientos horizontales, los verticales que sean significativos, los giros de
todos los elementos integrantes de la estructura, así como la continuidad y rigidez
de los mismos. En particular se considerarán los efectos de la inercia rotacional en
los péndulos invertidos.

21. c) En las estructuras metálicas revestidas de concreto reforzado se podrá considerar la
acción combinada de estos materiales en el cálculo de resistencias y rigideces
cuando se asegure el trabajo combinado de las secciones compuestas.
d) Se revisará que la estructura y la cimentación no rebasen ningún estado límite de
falla o de servicio. Se supondrá que no habrá tensiones entre la subestructura y el
terreno, debiéndose satisfacer el equilibrio de las fuerzas y momentos totales
calculados.
e) Se verificará que las deformaciones de los sistemas estructurales, incluyendo las de
las losas de piso, sean compatibles entre sí. Se revisará que todos los elementos
estructurales, incluso las losas, sean capaces de resistir los esfuerzos inducidos, por
muros, fuerzas sísmicas, hundimientos diferenciales, o cualquier otro mecanismo.
f) Para el diseño de todo elemento que contribuya en más de treinta y cinco por ciento
(35%) a la capacidad total en fuerza cortante, momento torsionante o momento de
volteo de un entrepiso dado, se adoptará(n) el(los) factor(es) de resistencia del
veinte por ciento (20%) inferior al que le correspondería de acuerdo con las
especificaciones correspondientes.
2. Espectros de Diseño
Los espectros fueron inicialmente propuestos por Biot en el año 1932 y luego desarrollados
por Housner, Newmark y muchos otros investigadores. Actualmente, el concepto de
espectro es una importante herramienta de la dinámica estructural, de gran utilidad en el
área del diseño sismo-resistente. En forma general, podemos definir espectro como un
gráfico de la respuesta máxima (expresada en términos de desplazamiento, velocidad,
aceleración, o cualquier otro parámetro de interés) que produce una acción dinámica
determinada en una estructura u oscilador de un grado de libertad. En estos gráficos, se
representa en abscisas el periodo propio de la estructura (o la frecuencia) y en ordenadas la
respuesta máxima calculada para distintos factores de amortiguamiento.
El concepto de los espectros comenzó a gestarse gracias a una idea Kyoji Suyehiro,
Director del Instituto de Investigaciones de la Universidad de Tokyo, quien en 1920 ideó un
instrumento de medición formado por 6 péndulos con diferentes periodos de vibración, con

22. el objeto registrar la respuesta de los mismos ante la ocurrencia de un terremoto. Unos años
después, Hugo Benioff publicó un artículo en el que proponía un instrumento similar al de
Suyehiro, destinado a medir el desplazamiento registrado por diferentes péndulos con los
cuales se podría determinar el valor máximo de respuesta y construir una curva (lo que hoy
conocemos como espectro de desplazamiento elástico) cuya área sería un parámetro
indicador de la destructividad del terremoto. Finalmente, fue Maurice Biot en el Instituto
Tecnológico de California, quien propuso formalmente la idea de espectros de respuesta
elástica.
Para explicar en forma conceptual el procedimiento de construcción de un espectro de
respuesta consideremos una serie de estructuras de un grado de libertad u osciladores
simples con diferentes periodos de vibración, T, y con igual factor de amortiguamiento. Si
se someten todos estos osciladores a la acción de un mismo terremoto (utilizando un
registro de aceleraciones) cada uno de ellos exhibirá una respuesta diferente, la cual puede
representarse, por ejemplo, a través de la historia de desplazamientos. Una vez que hemos
calculado la respuesta de los osciladores es posible determinar el máximo (en valor
absoluto, dado que el signo no tiene importancia) de cada uno de ellos y volcarlos en un
gráfico en función del periodo de vibración, para obtener así un espectro de respuesta. Es
decir, que la respuesta máxima de cada oscilador con periodo T representa un punto del
espectro.
El espectro en los últimos años ha ganado una amplia aceptación como herramienta de la
dinámica estructural. Es por ello que se han desarrollado varios tipos, los cuales presentan
características diferentes y se utilizan con distintos objetivos. En particular se encuentran
tres de los espectros más comunes:
 Espectros de respuesta elástica: representan parámetros de respuesta máxima para
un terremoto determinado y usualmente incluyen varias curvas que consideran
distintos factores de amortiguamiento. Se utilizan fundamentalmente para estudiar
las características del terremoto y su efecto sobre las estructuras. Las curvas de los
espectros de respuesta presentan variaciones bruscas, con numerosos picos y valles,
que resultan de la complejidad del registro de aceleraciones del terremoto.

23.  Espectros de respuesta inelástica: son similares a los anteriores, pero en este caso
se supone que el oscilador de un grado de libertad exhibe comportamiento no-
lineal, es decir que la estructura puede experimentar deformaciones en rango
plástico por acción del terremoto. Este tipo de espectros son muy importantes en el
diseño sismo-resistente, dado que por razones prácticas y económicas la mayoría de
las construcciones se diseñan bajo la hipótesis que incursionarán en campo plástico.
Como ejemplo, podemos mencionar los espectros de ductilidad (siendo que
ductilidad de desplazamientos es la relación entre el desplazamiento máximo que
experimenta la estructura y el desplazamiento de fluencia). Estos espectros
representan la ductilidad requerida por un terremoto dado en función del periodo de
vibración de la estructura y se grafican usualmente para distintos niveles de
resistencia. También, se construyen espectros de aceleración, desplazamiento de
fluencia o desplazamiento último de sistemas inelásticos, en donde se consideran
distintos niveles de ductilidad o distintos tipos de comportamiento histerético de la
estructura.
 Espectros de diseño: las construcciones no pueden diseñarse para resistir un
terremoto en particular en una zona dada, puesto que el próximo terremoto
probablemente presentará características diferentes. Por lo tanto, los espectros de
respuesta elástica o inelástica, descriptos previamente, no pueden utilizarse para el
diseño sismo-resistente. Por esta razón, el diseño o verificación de las
construcciones sismo-resistentes, se realiza a partir de espectros que son suavizados
(no tienen variaciones bruscas) y que consideran el efecto de varios terremotos, es
decir que representan una envolvente de los espectros de respuesta de los
terremotos típicos de una zona. Los espectros de diseño se obtienen generalmente
mediante procedimientos estadísticos
3. Fuerzas sísmicas en Componentes, Apéndices e Instalaciones
Componentes o elementos arquitectónicos
Los componentes arquitectónicos y sus apoyos y uniones deben satisfacer ciertos requisitos
para que los coeficientes sean apropiados en el diseño. No se requiere que los componentes

24. soportados por cadenas o suspendidos de la estructura satisfagan los requisitos de fuerza
sísmica y desplazamiento relativo si cumplen todos los criterios siguientes:
a) La carga de diseño para estos elementos debe ser igual a 1,4 veces el peso
operacional. La carga horizontal debe ser aplicada en la dirección que resulte ser
más crítica para el diseño.
b) Se deben considerar los efectos de interacción sísmica.
c) La conexión a la estructura debe permitir el movimiento en cualquier dirección en
un plano horizontal.
Los elementos arquitectónicos deben ser diseñados para cumplir con los requisitos de
desplazamiento sísmico, estos deben ser diseñados considerando la deformación vertical de
miembros estructurales en volado. Los tabiques y fachadas solidarios deben aceptar, sin que
presenten daños que impidan su uso normal, la distancia lateral libre (holgura) entre los
tabiques y las fachadas flotantes con la estructura resistente debe ser igual o mayor que la
deformación lateral. Los anclajes de los tabiques y fachadas flotantes se deben disponer de
tal forma que permitan la deformación libre de la estructura resistente y a su vez aseguren
la estabilidad transversal del tabique.
Los paneles de muros no estructurales de fachada o elementos que estén unidos o sirvan de
cierre a la estructura deben ser diseñados para satisfacer los requisitos de desplazamientos
sísmicos relativos y los movimientos originados por los cambios de temperatura. Tales
elementos deben ser soportados directamente por medio de soportes o conexiones
mecánicas y conectores.
El peso del piso debe incluir el peso del sistema de piso, el 100% de los equipos fijados al
piso y el 25% del peso de todos los equipos apoyados y no fijados directamente al piso. La
fuerza sísmica debe ser transmitida desde la superficie superior del piso flotante a la
estructura de soporte. También se debe considerar el volcamiento de los equipos fijados a
los paneles del piso flotante. Se debe evaluar la posibilidad de deslizamiento de las cabezas
de los pedestales para determinar su habilidad para transmitir el efecto volcante de los
equipos.

25. Las divisiones que estén conectadas al cielo falso y todas las divisiones de altura mayor a
1,8 m deben ser arriostradas lateralmente a la estructura del edificio. Estos arriostres deben
ser independientes de cualquier arriostramiento lateral del cielo. Los arriostramientos deben
ser espaciados de manera que limiten la deformación horizontal del extremo superior de la
división de manera que sea compatible con los requisitos de deformación del cielo.
Apéndices Estructurales
Por apéndices estructurales se entienden las subestructuras menores colocadas sobre la
estructura principal, que no tenga más de dos niveles y cuyo peso no supere el diez por
ciento (10%) del peso del nivel donde se vincula, ni exceda el dos por ciento (2%) del peso
total de la edificación. Si la subestructura incumple con estas limitaciones debe
incorporarse a la estructura principal y analizarse con alguno del método de análisis
dinámicos. En el diseño de estos elementos estructurales deben ser flexibles de manera que
estos puedan oscilar verticalmente, etc., deben estar sometidos a acciones mayores que las
que se deducen de la aplicación del método estático equivalente, es decir, aplicar cargas
estáticas en cada uno de sus niveles para simular el efecto del sismo. La distribución de
estas cargas es suponer un primer modo de oscilación de forma triangular y despreciar el
efecto de los otros modos. Para el cálculo de las acciones sísmicas se realizará el método
dinámico que consiste en determinar todas las posibles respuestas que pueda tener la
estructura a partir de sus deformadas (modos) y sus respectivas frecuencias. La respuesta
final será la combinación de todas las respuestas (combinación modal) a través de una
especie de promedio ponderado (cada modo posee un factor de participación que depende
de la masa y dirección del sismo).
En caso de aplicar el método dinámico se debe considerar el distinto factor de reducción y
el diferente amortiguamiento que puede asignársele al elemento. Existe la posibilidad de
usar los espectros de piso. De no adoptarse estos métodos los elementos o partes en
cuestión se deberán diseñar para resistir las acciones que se deduzcan, en todo caso, su peso
debe ser incorporado al de la estructura principal para su análisis final.

26. Instalaciones o componentes mecánicos y eléctricos
Para efectos de diseño y verificación sísmica, se deben tomar en cuenta dos factores
importantes, se tienen:
1. Los equipos cuya operatividad es importante durante y después del sismo, o cuya
falla puede ocasionar grandes pérdidas económicas. Equipos cuya falla sea la causa
de una falla o mal funcionamiento de un equipo. También se comprenden los
equipos cuyo funcionamiento sea indispensable para tareas de emergencia. Se
consideran los siguientes: Interruptores de potencias; Transformadores de potencia;
Transformadores de instrumentación; Transformadores de servicios auxiliares;
Seccionadores; Pararrayos; Subestaciones blindadas y aisladas en SF6; Relés;
Condensadores de acoplamiento; Trampas de onda (bobinas de bloqueo); Baterías
estacionarias; Cargadores de baterías; Celdas de servicios auxiliares; Grupos
electrógenos de emergencia.
2. Equipos necesarios para la operación normal, pero cuyas fallas o mal
funcionamiento no afecta el funcionamiento de los equipos mencionados
anteriormente. Equipos que implican fallas transitorias del suministro, pero que
pueden ser suplidos por redundancia del sistema. Entre ellos se tienen: Equipos de
alumbrado; Equipos de corrección de factor de potencia; Bancos de condensadores;
Seccionadores de 1 a 23Kv.

27. CONCLUSIÓN
Al examinar y analizar los daños sufridos por algunas estructuras luego de un evento
símico, se puede concluir que los terremotos representan uno de los mayores problemas que
deben considerar por los ingenieros. La vulnerabilidad de las estructuras depende de los
posibles daños que puedan sufrir sus elementos estructurales más importantes ante un
sismo, lo cual repercute en el comportamiento de todo el sistema.
El planteamiento del problema se basa en el riesgo, que depende de la amenaza y la
vulnerabilidad (riesgo = amenaza x vulnerabilidad), al aumentar cualquiera de estos dos
parámetros, o ambos a la vez, aumenta el riesgo de la estructura y resulta más difícil
cumplir el objetivo de salvar vidas y propiedades. La incertidumbre es la principal
característica del problema porque no se sabe cuándo y dónde va a ocurrir un sismo,
tampoco su magnitud y duración. Cabe destacar que la contribución del sismo en las cargas
puede controlar el diseño estructural. Es muy importante tener en cuenta que mientras los
esquemas arquitectónicos – estructurales se alejan más de los esquemas simples, las
edificaciones son más castigadas por los sismos.

28. BIBLIOGRAFÍA
http://definicion.de/sismo/#ixzz4Lnlh2mDP
http://www.funvisis.gob.ve/objetosa/temblortierra/osismicas.html
http://definicion.de/sismo/
http://conceptodefinicion.de/escala-richter/
http://www.angelfire.com/ri/chterymercalli/
http://www.eird.org/cd/building-codes/pdf/spa/doc13829/doc13829-1c.pdf
http://www.arquitectura21.com/2012/03/miembros-a-flexocompresion-estructuras-
regulares-e-irregulares.html
http://es.slideshare.net/azuca92/criterios-para-diseo-estructural.