Capítulo O1
CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE Ing. Roberto Morales Morales Rector de a Universidad Nacional de Ingeniería Ex-Decano de la Facultad de Ingeniería Civil UNI Profesor principal UNI Especialista en Ingeniería Sismorresistente
CONFIGURACIÓN CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE REUISITOS GENERALES 1.1. 1.1. AS!EC S!ECT TOS GENER ENERA ALES LES 1.". 1.". CONC CONCE! E!CI CIÓN ÓN ESTRU ESTRUCT CTUR URA AL SISM SISMOR ORRE RESI SIST STEN ENTE TE Factores ue Influ!en en la Respuesta Sísmica de Edificaciones a"#
De$ido al movimiento del terreno% Distancia a la Falla &ongitud de la ruptura de falla 'mplitud de aceleraci(n) aceleraci(n) velocidad ! despla*amiento despla*amiento Contenido de frecuencia Duraci(n Direcci(n Característica del pulso
a"+
De$ido a la ,eología del sitio .rato de suelo uniforme Suelo firme Suelo $lando Suelo de transici(n Profundidad del estrato resistente
a"/
De$ido al Impacto de 0os 12todos de 'n3lisis% - Est3tico el3stico - Est3tico inel3stico - Din3mico el3stico - Din3mico inel3stico
a"4 De$ido a la Configuraci(n de la Edificaci(n% Edificaci(n% - Escala - 'ltura - .ama5o 6ori*ontal - Proporci(n - Simetría - Distri$uci(n ! concentraci(n
- Densidad de la estructura en la planta - Esuinas - Resistencia Perimetral - Redundancia a"7 De$ido al Sistema Estructural% - Propiedades din3micas - Peso ligero 8versus pesado9 - 'porticados 'porticados - 1uros de corte - Elementos de arriostre - Dual 8p(rtico-muro9) etc" - E:es de resistencia% uniforme) no uniforme) aleatorio - Sistema de cimentaci(n% superficial) profunda - Control de disipaci(n de energía% por vínculo d2$il" por rotaci(n o por aislamiento a";
De$ido a los 1ateriales Estructurales% - D
a"=
De$ido a los Componentes No Estructurales - Independiente de la estructura principal - Compuesto con la estructura principal - Relleno varia$le - Contri$uci(n en la resistencia - Contri$uci(n en la rigide*
a"> De$ido a la Construcci(n% - Ca6dad% excelente) $uena) po$re - Inspecci(n - No inspecci(n
Op#$ones %e S$ste&as Estru#turales por las Con%$#$ones Lo#ales %el Suelo
Suelo ?lando@ 8Peri(do largo9
Usar edificaciones rígidas con período corlo" 1uro de corte 'rrioste de acero 'rrioste exc2ntrico exc2ntrico
Sitio ADistante@ 8Período Corto9
Usar edificaciones edificaciones rígidas con periodo corto
Sitio ADistante@ 8Periodo largo9
Usar edificaciones edificaciones rígidas con periodo corto" Usar edificaciones flexi$les con período largo"
Suelo AFirme@ 8Período corto9
Suelos po$res 8Cimentaci(n do pilotes9
P(rtico de momento d
In'luen#$a %e la Con'$gura#$(n Estru#tural El t2rmino Aconfiguraci(n estructural@ se refiere tanto a la forma glo$al del edificio como al tama5o) naturale*a ! u$icaci(n de os elementos estructurales ! componentes no estructurales dentro de 2l" &os aspectos ue influ!en en la configuraci(n son%
A) Es#ala Es una casa con estructura de madera es posi$le transgredir ciertos principios de configuraci(n) !a ue de$ido a su peso ligero las fuer*as de inercia ser3n $a:as" 'dem3s) cuenta con luces corlas) en relaci(n al 3rea de piso) 6a$r3 ma!or n
*) Altur lturaa
' medida ue un edificio se 6ace m3s alto9 por lo genera8 aumenta su período) esto implica un cam$io e nivel de respuesta ! magnitud de las fuer*as" Sin em$argo) el período de un edificio no es s(lo funci(n de su altura) sino tam$i2n de otros factores como la relaci(n alturaBanc6o) altura de os pisos) materiales involucrados) sistemas estructurales) ! la cantidad ! disminuci(n de la masa" De modo ue) mu! raras veces por sí sola constitu!e una varia$le ue se de$a controlar para atenuar el pro$lema sísmico" ace varias d2cadas) se esta$lecieron en los reglamentos de algunos países) límites en la altura de los edilicios u$icados en *onas de alto riesgo sísmico" Dic6os Dic6os límites límites se fueron fueron modific modificand ando o con el transc transcurs urso o del tiempo tiempo"" En la actualidad) el enfoue no consiste en legislar so$re límites sísmicos para a altura) sino esta$lecer criterios m3s específicos de dise5o ! comportamiento sísmicos"
C) Ta&a+o a&a+o ,or$-o ,or$-onta ntall Cuando una planta es extremadamente grande) incluso si es de una forma sencilla ! sim2trica) el edificio puede tener dificultad para responder corno una unidad a las solicitaciones sísmicas" 'l determinar tuer*as sísmicas) usualmente se supone ue a estructura vi$ra como un sistema en el ue todos los puntos de una planta en el mismo nivel !en el mismo instante est3n en la misma fase de despla*amiento) velocidad ! acel aceler erac aci( i(n) n) ! adem adem3s 3s tien tienen en la mism misma a ampl amplitu itud) d) En real realid idad ad99 como como la propagaci(n de las ondas sísmicas no es instant3nea si no ue tiene una velo veloci cida dad d fina finall 8fin 8finit ita9 a9 ue ue depe depend nde e de la dens densid idad ad del del suel suelo o ! de las las características de los elementos estructurales) las diversas partes del edificio a todo lo largo de 2ste vi$ran a sincr(nicamente con aceleraciones diferentes) causando esfuer*os longitudinales do tracci(n- compresi(n ! despla*amientos 6ori*ontales adicionales" Con las otras condiciones permaneciendo constantes) mientras m3s largo sea el edificio9 ma!or ser3 la pro$a$ilidad de ocurrencia de estos esfuer*os ! ma!or ser3 su efecto" Como el aumento en la longitud de un edificio incrementa os esfuer*os en un piso ue funciona como un diagrama 6ori*ontal9 la rigide* de 2ste puede ser insu insufic ficie ient nte e para para redi redist stri$ ri$ui uirr la carg carga a 6ori 6ori*o *ont ntal al)) dura durant nte e un sism sismo) o) de elementos portantes m3s d2$iles o da5ados del edilicio 6acia los elementos m3s fuertes o 6acia au2llos ue sufren menor da5o" 'menos ue 6a!a numerosos elementos resistentes fuer*as laterales) parlo general los edificios de planta grande imponen severos reuerimientos so$re sus diafra diafragma gmas) s) ue tienen tienen grande grandes s luces luces ! pueden pueden tener tener ue ue transm transmitir itir grandes fuer*as ue ser3n resistidas por muros de corte o p(rticos"
) !rop !ropor or#$ #$(n (n Cuanto m3s es$elto sea un edificio peores ser3n los efectos de volteo de un sismo ! ma!ores los esfuer*os sísmicos en las columnas exteriores" El euiva euivalen lente te en planta planta de la relaci relaci(n (n altura alturaBan Banc6 c6o) o) o de es$elt es$elte*) e*) es la relaci(n de aspecto" &as formas largas ! es$eltas son inconvenientes" Si el arriostramiento est3 locali*ado s(lo en la periferia) la direcci(n longitudinal ser3 mu! rígida) pero la direcci(n transversal teniendo s(lo dos muros de corte o
p(rticos en los extremos) mu! separados entre sí) ser3 mu! flexi$le" En este caso el diafragma actuaría como una viga larga ! es$elta mientras ue as 6ip(tesis empleadas para anali*ar diafragmas suponen un comportamiento de viga de corle de peue5a longitud"
E) S$&e S$&etr tría ía Cuando en una configuraci(n) e centro de masa coincide con el centro de rigide*) se dice ue existe simetría estructural" Existen dos ra*ones importantes para preferir las formas sim2tricas en una config configura uraci( ci(n% n% la primer primera a es ue) ue) en t2rmin t2rminos os purame puramente nte geom2t geom2tric ricos os la asimetría tiende a producir excentricidad entre e0 centro de masa ! el centro de rigide*) ! por tanto) provocar3 torsi(n aunue 2sta puede de$erse a causas no geom geom2t 2tri rica cas s 8por 8por e:em e:empl plo o vari variac aci(n i(n en la dist distri ri$u $uci ci(n (n de masa masa en una una estructura sim2trica9" &a segunda ra*(n es ue la asimetría tiende a concentrar esfuer*os como por e:emplo) en una esuina interior" ' medida ue el edificio se vuelve m3s sim2trico) se reducir3 su tendencia a sufrir concentraciones de esfuer*os ! torsi(n) ! su comportamiento ante cargas sísmicas ser3 menos difícil de anali*ar ! m3s predeci$le" Es decir) se puede mantener la seguridad con economía de dise5o ! construcci(n con et empleo de form formas as sim2 sim2tri trica cas" s" Sin Sin em$a em$arg rgo) o) esto esto no uie uiere re deci decirr ue ue un edifi edifici cio o sim2trico no sufrir3 torsi(n" &os efectos de la simetría no solo se refieren a la forma del con:unto del edificio sino tam$i2n a los detalles de su dise5o ! construcci(n" Seg
F) $s $str$ tr$bu# bu#$(n $(n / Con#entr Con#entra#$ a#$(n (n En un edific edificio io con resist resistenc encia ia $ien $ien distri distri$ui $uida) da) los elemen elementos tos compar compartir tir3n 3n igualmente las cargas" Cuando 6a! muc6os elementos) ! un miem$ro empie*a a fall fallar ar)) 6a$r 6a$r3 3 muc6 muc6os os otro otros s elem elemen ento tos s ue ue prop propor orci cion onen en la resi resist sten enci cia a necesaria" Por lo tanto tienen una o$via desventa:a las configuraciones ue conc oncentra ntran n fuer fuer*a *as s sís sísmica micas s de tal tal man manera ue acu acumula mulan n fue fuer*as r*as suce sucesi siva vame ment nte e m3s m3s gran grande des s apli aplica cada das s en un n
Distri$uci(n de cargas
G) ens$%a% ens$%a% %e la Estru# Estru#tura tura en !lanta !lanta En los edificios construidos en siglos pasados el tama5o ! la densidad de los elementos estructurales son de manera sorprendente ma!ores ue los de los edilicios actuales" En los los edif edific icio ios s alto altos s ! flex flexi$ i$le les) s) las las fuer fuer*a *as s sísm sísmic icas as son son gene genera ralm lmen ente te ma!ores al nivel del suelo" De esta formase reuiere ue la planta interior soporte su propia carga lateral adem3s de las fuer*as cortantes de todos los pisos superiores" Parad(:icamente) es en este mismo nivel donde a menudo se imponen imponen ciertos ciertos criterios criterios aruitect( aruitect(nico nicos s ue exigen exigen eliminar eliminar tanto material como sea posi$le" &a densidad de la estructura en planta) a nivel del terreno) es una medida estadística frente a casos opuestos a una configuraci(n sísmica eficiente ! se define define como como 3rea 3rea total total de todos todos los elemen elementos tos estruc estructur turale ales s vertic verticale ales s 8columnas) muros) arriostres9 dividida entre el 3rea $ruta de9 pisoEl factor principal ue da a los edificios antiguos cierto grado de resistencia sísmica) usualmente es su configuraci(n" De$ido a ue en ellos se lleva 6asta el terreno una gran cantidad de material por rutas regulares ! directas) no 6a! ra*(n para ue las fuer*as sigan tra!ectorias m3s cortas ! destructivas"
,) Es0u Es0u$n $nas as &as esuinas exteriores tam$i2n pueden tener pro$lemas de$idos a efectos de orto ortogo gona nalid lidad ad"" Un movi movimi mien ento to de tier tierra ra orien orienta tado do diag diagon onal alme ment nte e pued puede e esfor*ar las esuinas en ma!or medida ue un movimiento a lo largo de los e:es principales" &as columnas en esuina de los p(rticos de$en dise5arse conservadoramente una forma sería) tomando en consideraci(n los movimientos simult3neos en direcci(n tanto vertical como 6ori*ontal en planta" En las esuinas de un edilicio ocurre ue la dellexi(n de un muro en un plano de$e interactuar con a deflexi(n incompati$le de oro muro u$icado en un plano perpendicular" Este pro$lema es m3s grave si no se cuenta con un muro s(lido en la esuina"
I) Re Res$ s$st sten en#$ #$aa !er$ !er$&e &etr tral al Para resistir la torsi(n en un edificio sim2trico) con el centro de giro situado exac exacta tame ment nte e en el cent centro ro geom geom2t 2tri rico co)) cuan cuanto to m3s m3s dist distan ante te de cent centro ro se coloue el material ma!or ser3 el $ra*o de momento respecto al cual act
) Re Re%u %un% n%an an#$ #$aa U$icaci(n de muros de corte para resistir los movimientos de volteo ! torsi(n" &os miem$ros redundantes son elementos estructurales ue en condiciones norm normal ales es de dise dise5o 5o no dese desemp mpe5 e5an an una una func funci( i(n n estr estruc uctu tura rall o est3 est3n n su$esfor*ados con respecto a su resistencia) pero ue son capaces de resistir fuer*as laterales si es necesario" Proporcionan un medio
1.2. 1.2.
CAT CATEGOR EGORIA IA E LAS LAS EI EIFI FICA CACIO CIONES NES
&as edificaciones son clasificadas de acuerdo a las categorías indicadas en la .a$la / de la norma" ' cada categoría le corresponde un coeficiente de uso e importancia 8U9" Se presenta una ma!or exigencia en la categori*aci(n de las edificaciones" &os centros educativos ! 6ospitales se u$ican dentro de las edificaciones esen esenci cial ales es)) es deci decir) r) aue auell llas as cu! cu!a func funci( i(n n no de$e de$erí ría a inte interru rrump mpirs irse e inmediatamente despu2s ue ocurra un sismo"
Op#$ones %e S$ste&as Estru#turales por las Con%$#$ones %e Uso Usar sistemas rígidos para el control de da5o ospitales) ospitales) la$oratorios) la$oratorios) centros de c(mputo) centro educativos"
P(rtico con arriostre exc2ntrico Dual 'islamiento en a $ase Usar edificaciones de planta li$re"
Gficinas
P(rtico de momento d
Residencias
1. 1.3. 3.
Con muros de corte de concreto 'porticado con arriostramiento arriostramiento de acero
CONF CONFIG IGUR URA ACION CION EST ESTRU RUCT CTUR URA AL ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS REGULARES Son las ue no tienen discontinuidades significativas 6ori*ontales o verticales en su configuraci(n resistente a cargas laterales"
ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS IRREGULARES Se defi define nen n como como aue auell llas as estru estruct ctur uras as ue ue pres presen enta tan n una una o m3s m3s de las las características indicadas en la Norma de Dise5o Sismorresistente"
IRREGULARIAES ESTRUCTURALES EN ALTURA !$so *lan%o AEn cada direcci(n la suma de las 3reas de las secciones transversales de los elementos verticales resistentes al corte en un entrepiso) columnas ! muros) es menor ue >7H de la correspondiente suma para el entrepiso superior) o es menor ue JH del promedio para los / pisos superiores" No es aplica$le en s(tanos"@ El nom$re de piso $lando Se aplica por lo general a edificios cu!a planta $a:a es menos rígida ue las plantas superiores" Sin em$argo) un piso $lando en cualuier nivel crea pro$lemas) pero como las fuer*as son ma!ores en la $ase del edilicio) una discon discontin tinuid uidad ad de rigide rigide* * entre entre el primer primer ! segun segundo do piso piso tiende tiende a provoc provocar ar la condici(n m3s grave" El piso $lando se genera cuando 6a! una discontinuidad significativa de resistencia ! rigi rigide de* * entre entre la estru estruct ctur ura a verti vertica call de un piso piso ! el rest resto o de la estr estruc uctu tura ra"" Esta Esta discontinuidad se puede presentar de$ido a ue un piso) por o general el primero) es significat significativame ivamente nte m3s alto ue el resto) resto) produci2n produci2ndose dose así una disminuci(n disminuci(n de riide*" .am$i2n puede discontinuidad de$ido a un concepto de dise5o mu! com
Figura Figura 4"
Dise5o Dise5o sísmico sísmico en una una config configuraci uraci(n (n con con el el piso piso $lando $lando e el primer primer nivel" &as grandes a$erturas generan grandes distorsiones en ese piso"
En a condici(n de piso $lando) las detecciones en 2ste ser3n muc6o ma!ores ue las de otros pisos) ! por tanto) este experimentar3 esfuer*os ! da5os ma!ores"
Figura 7"
Colapso total producido por un sismo en una edificaci(n de dos niveles con un primer piso $lando
1ediante el uso de la .a$la 4 de la norma se 6ace una evaluaci(n de 3reas transversales mas de alturas de pisos) ! de acuerdo a la definici(n de piso $lando tam$i2 tam$i2n n se puede puede prese presenta ntarr tal discon discontin tinuid uidad ad cuand cuando o la altura altura de un piso piso es sign signif ific icat ativ ivam amen ente te ma! ma!or ue ue la de otro otros s piso pisos) s) pese pese a ue ue sus sus elem elemen ento tos s resistentes a cargas laterales pueden mantener la misma secci(n transversal en todos los niveles de la edificaci(n"
Irregular$%a% %e Masa ASe considera ue existe irregularidad de masa cuando la masa de un piso ma!or ue el #7JH de la un piso ad!acente" No es aplica$le en a*oteas"@ Se $usca $usca distri distri$uc $uci(n i(n unifo uniforme rme de la masa masa como como reuis reuisito ito para para conse consegui guirr una una adecuada respuesta sísmica" En les pisos ue tienen ma!or masa la fuer*a sísmica" En los pisos ue tienen ma!or masa la fuer*a sísmica es tam$i2n ma!or" Esta condici(n es m3s grave cuando la concentraci(n de la masa ocurre en los
Irregular$%a% Geo&4tr$#a 5ert$#al 5ert$#al A&a dimensi(n en planta de la estructura resistente a cargas laterales es ma!or ue #/JH de la correspondiente dimensi(n en un piso ad!acente" No es aplica$le en a*oteas ni en s(tanos"@ Este tipo de irregularidad se conoce tam$i2n con el nom$re de escalonamiento vertical" Se pueden adoptar escalonamientos por diversas ra*ones) las tres m3s comunes son los reuisitos de *onificaci(n en ue los pisos superiores se escalonan 6acia atr3s para conservar la lu* ! el aire en los lugares ad!acentes) los reuisitos de programa cuando se necesitan pisos m3s peue5os a niveles m3s altos) ! los reuisitos de estilo relacionados con la forma del edificio" 'ctualmente los reuisitos de volumen predominan so$re los reuisitos de *onificaci(n" En formas escalonadas) es m3s pro$a$le ue el cam$io a$rupto de resistencia ! rigide* ocurra en el punto de escalonamiento o de cam$io de secci(n" Cuando m3s grandes sean los escalones o cam$ios de secci(n en un escalonamiento normal o invertido) ma!or ser3 el pro$lema" Es preferi$le emplear un acartelamiento suave para evitar el pro$lema del cam$io de secci(n" Simulando el edilicio como una viga
en voladi*o se puede decir ue una viga acartelada no sufre concentraciones de esfuer*os) mientras ue una viga escalonada sí" &os pro$lemas de escalonamiento son ma!ores si los elementos verticales ue se encuentran en la *ona del cam$io de secc secci( i(n n no se prol prolon onga gan n 6ast 6asta a los los nive nivele les s infe inferi rior ores es o cuan cuando do se tien tiene e el escalonamiento invertido"
$s#ont$nu$%a% en los S$ste&as Res$stentes ADesalineamiento de elementos verticales) tanto por un cam$io de orientaci(n) como por un despla*amiento de magnitud ma!or ue la dimensi(n del elemento"@ Es importante ue las fuer*as sigan tra!ectorias regulares ! directas a trav2s de líneas de resistencia continuas 6asta alcan*ar la cimentaci(n del edificio" Estas líneas de resistencia las proporcionan los elementos verticales sismorresistentes" En esta secci(n se puede incluir la irregularidad impuesta por los muros de corte disc discon onti tinu nuos os)) lo cual cual reu reuie iere re sufi sufici cien ente te rigi rigide de* * de la losa losa para para tran transm smit itir ir los los esfuer*os de corte del muro 6acia los elementos verticales del nivel inferior"
IRREGULARIAES ESTRUCTURALES EN !LANTA Irregular$%a% Tors$onal ASe consi consider derar3 ar3 s(lo s(lo en edific edificios ios con diafragma diafragmas s rígido rígidos" s" En cada cada una una de las dire direcc ccio ione nes s de an3l an3lis isis is)) el desp despla la*a *ami mien ento to rela relati tivo vo m3xi m3ximo mo entr entre e dos dos piso pisos s consecutivos es ma!or ue #"/ veces el despla*amiento relativo de los centros de masas@" Esta verificaci(n no puede efectuarse sin antes 6a$er llevado a ca$o el an3lisis sísmico" Se 6a o$servado ue la torsi(n en planta constitu!e una de as causas comunes de colapsos) principalmente en edificaciones de planta rectangular con muros es tres de los lados del perímetro" Ka ue la torsi(n en planta se presenta cuando el centro de masa no coincide con el centro centro de rigide rigide* * es conven convenien iente te $uscar $uscar la u$icac u$icaci(n i(n sim2tr sim2trica ica de elemen elementos tos sismorresistentes ! una adecuada distri$uci(n de a masa no s(lo en elevaci(n sino tam$i2n en la planta de la estructura"
Es0u$nas Entrantes L&a configuraci(n en planta ! el sistema resistente de la estructura) tienen esuinas entrantes) cu!as dimensiones en am$as direcciones) son ma!ores ue el +JMBo de la correspondiente dimensi(n total en planta &as configuraciones con esuinas entrantes plantean dos pro$lemas" El primero es ue tienden a producir variaciones de rigide* !) por tanto) movimientos diferenciales entre diversas partes del edificio) provocando una concentraci(n local de esfuer*os e la esuina entrante" El segundo pro$lema es la torsi(n" Esta se produce porue el centro de masa de rigide* de esta forma no pueden coincidir geom2tricamente para todas las posi$les direcciones de un sismo" Esto provoca rotaci(n) ue tender3 a distorsionar la forma"
$s#ont$nu$%a% %el $a'rag&a ADiafragma con discontinuidades a$ruptas o variaciones en rigide*) inclu!endo 3reas a$iertas ma!ores a 7JH del 3rea $ruta del diafragma"
&a rigide* de un diafragma con discontinuidades a$ruptas o a$erturas significativas puede ser insuficiente para redistri$uir la carga 6ori*ontal) durante un sismo) de elementos portantes m3s d2$iles o da5ados del edificio 6acia los elementos m3s fuertes o 6acia au2llos ue sufren menor da5o"
SOLUCIONES !ARA LOS !RO*LEMAS E CONFIGURACION Cierto Ciertos s tipos tipos o$vios o$vios de soluci solucione ones s est3n est3n dispon disponi$l i$les es para para el dise5a dise5ador dor con la finalidad de atenuar os pro$lemas de con6iuraoi(n estructural% - Eliminar el pro$lema) evitando o alterando a configuraci(n glo$al" - Separar los elementos ue causan a discontinuidad" - Refor*ar los elementos d2$iles" - Proporcionar adecuada transici(n entre elementos" - 1inimi*ar la respuesta sísmica por medio de un sistema de aislamiento en a $ase"
INFLUENCIA EL !ISO *LANO EN EIFICACIONES ".1. CARACTER6STICAS CARACTER6STICAS E LOS MOELOS ESTRUCTURALES &os modelos matem3ticos se dividieron en tres grupos% 1odelas de 4 pisos) 1odelos de > pisos) ! 1odelos de #+ pisos 2stos a su ve* se dividieron en estructuras regulares e irregulares tienen un piso $lando en el primer nivel ! reuieren alas de concreto para uniformi*ar las rigideces en elevaci(n" &os modelos anali*ados est3n formados por un solo p(rtico tridimensional) de / vanos en una direcci(n ! dos vanos en la direcci(n perpendicular" perpendicular" &a lu* de vanos es de ; metros" &os elementas verticales est3n conectados par diafragmas 6ori*ontales) los cua:es se suponen infinitamente rígidos en su plano" El predimens predimensiona ionamient miento o de elementos elementos para las Lestructura Lestructuras s regulares@ regulares@ se reali*( can as f(rmulas cl3sicas empleadas en nuestra medio" En la Figura ; se muestra la planta típica para los grupos de modelos de 4)> ! #+ pisos) can ! sin alas de concreto) así como la distri$uci(n de los tipos de columnas ! vigas" El an3lisis sísmico reali*ada para todos los modelas fue de tipo din3mica tridimensional) con el m2todo del espectro de respuesta) ! para la o$tenci(n de los despla*amientos espectrales se emple( la Com$inaci(n Cuadr3tica Completa 8CCC9 de as formas de modo de vi$raci(n" Como 6erramienta de an3lisis se utili*( el programa E.'?S) creado en a Universidad de California) ?erOele!" &os elementos verticales) a
RESULTAOS En los los mod modelo elos estr estru uctur ctural ales es de 4 pisos isos sin sin irre irreg gular ularid ida ades) es) los los desp despla la*a *ami mien ento tos s late latera rale les s del del prim primer er piso piso)) calc calcul ulad ados os seg< seg
En los modelos estructurales de > pisos sin presencia del piso $lando) los despla*amientos laterales del primer piso) calculados de acuerdo al c(digo anterior) son de #"#>cm en la direcci(n ! #"+/cm en la direcci(n K" Con el nuev nuevo o c(di c(digo go)) esto estos s desp despla la*a *ami mien ento tos s aume aument ntan an con con un lact lactor or de #" #" aproximadamente" En los modelos estructurales de #+ pisos sin presencia del piso $lando) los despl despla*a a*amie miento ntos s lateral laterales es del del primer primer piso) piso) determ determina inados dos con el c(digo c(digo anterior) resultan #";=cm ! #"=4cm) en as direcciones e K) respectivamente" 'l aplicar el nuevo c(digo) estos despla*amientos aumentan con un factor de #"+ aproximadamente" &os &os desp despla la*a *ami mien ento tos s de entr entrep epis isos os de os sist sistem emas as apor aporti tic cados ados sin sin irre irregu gula larid ridad ades es de 4)> 4)> ! #+ piso pisos) s) cump cumple len n con con el c(di c(digo go ante anterio riorr sin sin necesidad de modificar las secciones de los elementos estructurales" Sin em$a em$arg rgo) o) no cump cumple len n con con el nuev nuevo o c(di c(digo go por por cons consid ider erar ar lími límite tes s m3s m3s rigurosos para Pos despla*amientos de entrepisos" En los los mode modelo los s de 4 piso pisos s con con piso piso $lan $lando do ! sin sin alas alas de conc concre reto to)) los los despla*amientos laterales del primer nivel son de "+/cm ! "/> cm) en las direcciones e K) respectivamente" 'l colocar 7H de alas de concreto en las columnas tipo J+ ! C/ de todos los pisos los despla*amientos se reducen en +H) con #JH de alas los despla*amientos se reducen en 4;H) ! con #7H de alas) se reducen en 7>H" En los los mode modelo los s de > piso pisos s con con piso piso $lan $lando do ! sin sin alas alas de conc concre reto to)) los los despla*amientos laterales del primer nivel son de ="=/cm ! ="=J cm) en as direcci(n e K) respectivamente" 'l 'l emplear ;H de alas de concreto en todos los pisos os despla*amientos se reducen en #MBo con #JH de alas los despla*amientos se reducen en /=H ! con #7H de alas) se reducen en ;#H" En los modelos de #+ pisos con piso $lando ! sin alas de concreto) los despla*amientos laterales del primer nivel son de ="+> cm en la direcci(n ! ="7/ cm) en la direcci(n K" 'l colocar alas de concreto en todos los pisos los porcenta:es de reducci(n de despla*amiento laterales son de #>H) /4H ! 4>H) para 7H) #JH ! #7H de alas de concreto) respectivamente" de ="=/cm ! ="=J cm en las direcci(n e K) respectivamente" 'l emplear 7H de alas de concreto en todos los pisos los despla*amientos se reducen en #H con #JH de alas os despla*amientos se reducen en /=H ! con #7H de alas) se reducen en 7#H" En los modelos de #+ pisos con piso $lando ! sin alas de concreto) los despla*amientos laterales de primer nivel son de ="+>cm en a direcci(n ! ="7/ cm) en a direcci(n K" 'l colocar as de concreto en todos los pisos los porcenta:es de reducci(n de despla*amiento laterales son de #;H) /4H ! 4>H) para 7H) #JH ! #7H de alas de concreto) respectivamente" &os modelos estructurales con piso $lando experimentan aproximadamente la mism misma a defo deform rmac aci( i(n n late latera rall para para #JH #JH de alas alas de conc concre reto to ! dife difere rent nte e pro!ecci(n vertical de 2stas" a9 Sist Sistem ema a 'por 'porti tica cado do
$9 Sistema Sistema 'portic 'porticado ado con con 'las 'las de Concreto Concreto
Figura #" Planta típica ! distri$uci(n de tipos de columnas ! vigas .odos los modelos son de concreto armado" Envigas ! losas se 6a empleado concreto fJ +#J OgBcm+" En columnas) dependiendo del n
N7 %e !$sos
N$8eles F 9 #
4
#Q - 4Q
>
7Q - >Q #Q - 4Q
#+
>Q - #+Q 7Q - >Q #Q - 4Q
+#J +#J +>J +#J +>J /7J
ariaci(n de a resistencia a la comprensi(n simple del concreto de columnas seg metros) de$er3 6a$er #">J metros de alas de concreto en ese lado" ' su ve* en ese lado existen dos columnas tipo C/) cada una de las cuales de$e llevar dos alas de concreto) es decir) #">J m se reparten en 4 a as de J"47 m cada una" Como el modelo tam$i2n de$e contar con #JH de longitud total de alas de concreto en la direcci(n K) cada ala orientada seg
Para estructuras de 4)> ! #+ pisos) con piso $lando ! +JH de alas de concreto en el primer nivel) la rigide* lateral del piso $lando se aproxima a la rigide* latera del correspondiente nivel del modelo estructural sin irregularidades en elevaci(n"
RECOMENACIONES Usar las formulas cl3sicas para el predimensionamiento de columnas tipo Ci) C+ ! C/" 'dem3s) se reuiere ser m3s conservadores en las dimensiones de las columnas de esuina en ve* de usar columnas tipo C4) cam$iarlas por tipo C+ o C/" Para Para estruc estructur turas as aport aportica icadas das u$icad u$icadas as en *onas *onas de alto alto riesgo riesgo sísmic sísmico) o) incrementar el peralte de vigas en +JH como mínimo) con respecto a las dime dimens nsio ione nes s o$te o$teni nida das s de un pred predim imen ensi sion onam amie ient nto o cl3s cl3sic ico o para para losa losas s armadas en dos direcciones" Una forma de conseguir una correcci(n euivalente del peralte de las vigas es predimensionarlas como si la losa fuera armada en una sola direcci(n cuando en realidad lo est3 en am$as direcciones" Para atenuar el efecto sísmico del piso $lando en los modelos estudiados) usar por lo menos +JH de longitud de alas de concreto en el primer nivel Por medio de esta correcci(n se consigue ue la estructura se comporte como si fuera netamente aporticada ! sin irregularidades en elevaci(n"
