REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN BARINAS

ELECTIVA VI SISMOSEGUNDA EVALUACIÓN

Nombre: Kristal Varela, C.I.: 15.341.012Carrera (Código): Ingeniería Civil (42)

Semestre: 2014-I

1.

2. Explique cómo se realiza el cálculo sísmico de un edificio.

Para el cálculo sísmico de una estructura, existen datos básicos que dependen del tipo de estructura, su ubicación y algunas otras cosas como la zonificación donde se va a calcular el edificio, Estado, Municipio, Tipo de tierra donde se va a fundar el edificio, todo esto se consigue por tabla relacionando alguno de esta información entre si.

Pasos a Seguir para el Cálculo

Análisis de carga y pre dimensionado, analizando las cargas

verticales de la estructura se obtiene el peso por nivel, las cargas que

recibirán las vigas y las que se repartirán a las columnas como

primera estimación el correspondiente pre dimensionado de la

estructura

Calculo del peso del edificio

Por tabla se busca el coeficiente Sísmico de Diseño, este varía

según el uso del edificio y el tipo de suelo.

Calculo del periodo fundamental del edificio.

Calculo de la ductilidad global de la estructura utilizando el valor

mayor que nos dé según las formulas que presenta la Norma.

Calculo del Esfuerzo de corte basal.

Calculo Distribución de corte de altura, que es el esfuerzo de corte

en la base o fuerza sísmica horizontal resultante Vo que actúa sobre

el edificio según la dirección de análisis considerada se distribuye en

función de la altura, de esta forma se obtiene un sistema de fuerzas

horizontales equivalente a la acción sísmica.

Calculo del Esfuerzo de Corte Traslacional.

Calculo de los Momentos de Inercia y Rigideces.

Calculo del Centro de Masa y Centro de Rigidez.

Calculo de la excentricidad y el Momento Torsor.

Calculo del esfuerzo de Corte Rotacional que produce el Momento

Torsor.

Calculo de Distribución del corte total a los pórticos, Se hace una vez

determinado las fuerzas sísmicas horizontales para cada entrepiso,

para ello será necesario calcular la rigidez de las vigas y columnas,

estas últimas absorberán el corte proporcional a sus rigideces

relativas.

3. Explique el riesgo sísmico

Los riesgos sísmicos realmente no son exclusividad de ocurrencia para una

estructura, sino que depende del riesgo que tenga la zona en la cual la

edificación este ubicada, mas allá de esa razón una determinada zona está

más vulnerable que otra debido a las fallas que puedan existir en la tierra

debido a la estructura de composición que esta tenga o mejor dicho el

acomodo que tengan entre si las placas tectónicas, que son las que

generan una falla tras liberación de energía en el interior de la tierra

ocasionando estas fallas eventos como los terremotos.

Es importante mencionar que los eventos sísmicos pueden ser evaluables

posterior a su ocurrencia, preventivos procurando los cálculos detallados

para minimizar los efectos sísmicos.

4. Describa los métodos para determinar el riesgo sísmico

.- Amenaza Sísmica: se realiza por medio de métodos probabilísticos,

tomando en cuenta la sismicidad de la zona, tipo y características de las

fuentes de información sísmica, estudios sismológicos, geológicos y

geotécnicos, el histórico de la zona, magnitudes máximas de acuerdo a las

fallas y longitudes de ruptura posibles ocurridas en sitio, distribución

espacio-temporal de los sismos en o cerca de la zona a estudiar,

Atenuación de las Ondas Sísmicas y Registros Acelerográficos disponibles.

.- Vulnerabilidad Sísmica: 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: evaluación de los desplazamientos

que tendrá la estructura y compararlos con los desplazamientos limites para

cada nivel de daño. Vulnerabilidad Física, Funciones de daños, Daños

Estructurales.

.- Daños estructurales: Son los daños ocasionados por la aceleración

basal, se calcula con las siguientes variables: Periodo (T), aceleración

resistente última (Aru) aceleración resistente elástica (Are), solicitación (As)

en el espectro de respuesta en las aceleraciones del sitio.

FRTIPO: Es el factor que permite calcular la aceleración basal

resistente elástica (Are), con una fracción de la aceleración basal

resistente ultima (Aru), es conocida en estructura de concreto

reforzado como 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.

.- Daños no estructurales: Se calcula proporcionalmente a la diferencia

entre la deriva impuesta por el temblor a la estructura y la deriva elástica

permisible (0.001), limite en que comienza a fisurarse la mampostería y

hasta 0.007, deriva en la que se considera pérdida total de la

mampostería

.- 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 resistente.

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.

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.

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

.- 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.

Se recomienda hacer uso de la relación

Para este tipo de problema se insertan juntas totales de tal manera que

cada una de las estructuras separadas se trate como una estructura corta,

las cuales deben ser diseñadas para que no produzca choque entre las

partes separadas a consecuencia del movimiento independiente 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 soluciones para minimizar es, 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.

L / L1 > 0,1 en estructuras con voladizos inclinados.

.- 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.

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 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.