Este documento resume la vulnerabilidad de las estructuras de acero a terremotos. Analiza el desempeño deficiente de edificios de acero en terremotos pasados debido a fallas en conexiones soldadas. También discute la importancia de normas de diseño sismorresistente y conceptos de diseño como sistemas resistentes a fuerzas laterales y configuraciones regulares de planta y elevación para mejorar la resistencia sísmica.

1. Vulnerabilidad en Estructuras de Acero
Preparado por:
Prof. Carolina Tovar
Sector Tecnología
FAU-UCV
El Acero en la construcción en
Venezuela
Noviembre 2007

2. Contenido
Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusiones
Bibliografía

3. Contenido
Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusiones
Bibliografía

4. Landslides Collapse of RC Buildings
Collapse of RC Buildings
Other Causes
Collapse of Timber
Buildings
Landslides
Fire Collapse of Other Causes Collapse of
Masonry Buildings Masonry Buildings
Collapse of Timber
Buildings
Fire
1900 - 1949 1950 - 1990
Fatalidades ocurridas por causa de terremotos: 1900 a 1990
www.aisc.org

5. Algunas observaciones:
Las estructuras de acero históricamente han
tenido un buen desempeño durante la ocurrencia
de terremotos, esto se atribuye a:
Ligereza
Ductilidad
Poca Exposición
A pesar de esto, estructuras de acero modernas
han presentado problemas importantes en
terremotos recientes.

6. México, 1985. Complejo Pino Suárez

7. Northridge, 1994. No hubo colapso, pero sí severos daños internos

8. Northridge, 1994.
Falla típica en conexiones viga
columna
Falla frágil
Pandeo local de una columna tubular cuadrada

9. Durante el terremoto de Northridge:
Daños severos en las conexiones viga-
columna incluso en edificios recientes
Falla frágil a nivel de la soldadura del ala
de la viga a la columna
Daños tomaron por sorpresa a los
profesionales del diseño y la construcción

10. Conexión Pre-Northridge
Weld Access Hole
Beam Flange
Backup Bar
Stiffener
Column Flange

11. Kobe, 1995. Apróximadamente 90 edificios de acero colapsaron

12. Kobe, 1995
Fractura en
conexión viga-
columna

13. Kobe, 1995. Fractura de una
columna de acero (tubular Pandeo local
cuadrado)

14. Reflexiones
Los casos anteriores muestran que los edificios modernos
de acero son vulnerables ante los terremotos.
Terremotos recientes (1985 México ; 1994 Northridge;
1995 Kobe) han puesto en evidencia problemas de falla
frágil en conexiones soldadas.
Un cuidadoso diseño y detallado es necesario para
garantizar el buen desempeño ante acciones sísmicas de las
estructuras de acero.
Las normas y códigos de diseño sismorresistente juegan un
papel muy importante en el futuro de las edificaciones.

15. Contenido
Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusiones
Bibliografía

16. Sistema de Fallas Activas en
Venezuela
Movimiento relativo
de la Placa
Sudamericana con
respecto a la Placa
Caribe en es de
14,2 mm/a
http://www.funvisis.gob.ve

17. Zonificación Sísmica
Peligro
sísmico
elevado
http://www.funvisis.gob.ve

18. Reflexiones
o Las principales ciudades se encuentran
asentadas en las zonas con mayor
peligrosidad sísmica
o Alrededor del 80% de la población venezolana
habita en esas ciudades
o Los aspectos sismorresistentes nos
conciernen

19. Naturaleza de la configuración de
un edificio
Forma y dimensiones Naturaleza, tamaño y Naturaleza, tamaño y
ubicación de los ubicación de los elementos no
elementos estructurales estructurales
El arquitecto concibe y controla la
configuración del edificio

20. Contenido
Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusiones
Bibliografía

21. Normas y Códigos para diseño
sismorresistente
Nacionales
o “Edificaciones Sismorresistentes”, COVENIN-MINDUR 1756-98
(Rev. 2001) Capítulo x , configuración estructural,
irregularidades
o “Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los
Estados Límites” COVENIN-MINDUR 1618-98
Internacionales
o 2005 “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings” AISC
(American Institute of Steel Construction)

22. Contenido
Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusiones
Bibliografía

23. El sismo y las estructuras
o Fuerzas inerciales
o Oscilación
o Torsión
o Disipación de energía
o Daño

24. El sismo y las estructuras
• Fuerzas inerciales
F=mxa

25. El sismo y las estructuras
Péndulo invertido
Deformación por flexión
Deformación por corte
• Oscilación
• Daño
• Disipación de
energía
Sismo Sismo

26. El Sismo y las estructuras
Torsión
Efecto deseable y predecible

27. El Sismo y las estructuras
Torsión

28. Sistemas Resistentes
Pórticos Resistentes a Momento
Oackland, California

29. Zonas de protección
Protected Zones

30. Pórticos con diagonales concéntricas
Diagonal simple V-invertida V
X X de dos niveles

31. Zonas de protección
Protected Zones

32. Diagonales en V invertida Diagonales en X

33. Pórticos con diagonales excéntricas y eslabón
e e e e
e
e

34. e Link
e Link

35. e Link
e Link

36. Zonas de protección
Protected Zones

37. Respuesta Inelástica del eslabón en el centro de la viga

38. Respuesta Inelástica del eslabón adyacente a la
columna

39. Eslabón en el centro de la viga

40. Taipei, Taiwan

41. Torre de Control, Aeropuerto de Los
Angeles

42. Aeropuerto de San Francisco
Taipei, Taiwan

43. Problemas de diseño
o Necesidad de algún tipo de sistema
resistente a cargas laterales
o Consecuencias de la toma de
decisiones en el diseño arquitectónico
o Tolerancia en el diseño
o Estilos de diseño no realizados con
efectos sísmicos en mente

44. Configuración en planta de un
edificio
o Altura, ancho y proporción
o Simetría
o Distribución y concentración de fuerzas
o Plantas con entrantes y salientes

45. Altura, ancho y proporción
Recomendado
H/B ≤ 4
L/B ≤ 4,50
1756-98(2001)

46. Simetría
Simetría Estructural
o El centro de masa
y el centro de
rigidez están en el
mismo punto

47. Simetría Estructural
o Falsa simetría
Fuerzas inerciales
actúan en el centro de
masa
Falta de simetría estructural produce torsión

48. Casos de Falsa simetría

49. Distribución de fuerzas
o Líneas Resistentes
Redundancia

50. Plantas con entrantes y salientes
Concentración de esfuerzos y torsión

51. Plantas con entrantes y salientes
El problema está influenciado por:
o La masa del edificio
o El sistema estructural
o La proporción de los cuerpos
Soluciones

52. Configuración en elevación de un
edificio
o Cambios abruptos en la
geometría
o Cambios abruptos de
masas y rigideces
Setbacks Hillside
Short Column Soft Story

53. Cambios abruptos en la geometría
Las columnas deben ser continuas
desde el tope hasta la fundación
Recomendación SEAOC
0.75A
A

54. Cambios abruptos de rigidez
o Por discontinuidad de
elementos estructurales

55. Cambios abruptos de rigidez

56. Cambios abruptos de rigidez
• Cuando un nivel es singularmente más alto que sus niveles
adyacentes, ocasionando decremento de su rigidez.
Ejemplo de falla por piso blando
Edificio Casa Micasa,
Managua 1972

57. Cambios abruptos de rigidez
o Por variación en la longitud de las columnas

58. Efecto columna corta

59. Cambios abruptos de masas
Diferencias mayores o iguales a un 30% = Irregularidad

60. Contenido
Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusiones
Bibliografía

61. Resumen y Conclusiones
o Efecto de la configuración
o Responsabilidades
o Recomendaciones para el diseño

62. Contenido
Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusiones
Bibliografía

63. Bibliografía
Libros de Consulta y Normas
Ambrose J. “Análisis y Diseño de Estructuras”. LIMUSA. Segunda edición. 1998.
Arnal, H. Manual para el proyecto de edificaciones de concreto armado.
COVENIN-MINDUR. 1986.
Arnold C. and Reitherman R. “Building Configuration and Seismic Design”. John
Wiley and Sons. 1982. New York.
Bazán E. y Meli R. “Diseño Sísmico de edificios”. LIMUSA. 2000. México.
Bolt B. “Earthquakes”. W. H. Freeman and Company. Fourth Edition. 1999. New
York.
Fratelli M. “Edificios Altos”. 1998.
Murty C.V. “Earthquake tip. Learning Earthquake Design and Construction”.
Indian Institute of Technology, Kampur-India. August 2002.
http://www.nicee.org
Edificaciones Sismorresistentes. COVENIN 1756-98 (Rev. 2001)
Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook.
FEMA 154 Second Edition
En la Web
http://www.aisc.org
http://www.ideers.bris.ac.uk/
http://nisee.berkeley.edu/lessons/arnold.html
http://nisee.berkeley.edu/lessons/bertero.html
http://w3.whosea.org/gujarat/finalreport18.htm
http://www.funvisis.gob.ve