Irregularidad de Masa

A ULTAD DE I E IER A Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ASIGNATURA: INGENIERÍA ANTISÍSMICA TEMA: DISTRUBUCIÓN IRREGULAR DE MASAS

DOCENTE: Ing. ELENCIO MEJÍA ONCOY PRESENTADO POR:

VALLADARES CONSUELO, Tony RODRIGUEZ APOLINARIO, Gilber

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS – FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INTRODUCCIÓN La IRREGULARIDAD significa un diseño mucho más largo en tiempo y dedicación y por consecuencia más costo. Las estructuras regulares no necesitan tanto trabajo como las irregulares. La experiencia muestra que las edificaciones de configuración irregular rara vez muestran eficacia a comparación con las regulares. La irregularidad también pide conexiones especiales y otro tipo de miembros más fuertes y caros. Al margen de las debilidades de la estructura en el análisis y diseño, la configuración estructural juega un rol vital en la dimensión de una catástrofe. La configuración de la edificación puede ser descrita como regular o irregular en términos del tamaño y forma de la misma, el arreglo de los elementos estructurales y de la masa. Las irregularidades verticales (altura) indican cambios súbitos de resistencia, rigideces, geometría y masa, y conducen a una distribución irregular de fuerzas y deformaciones a lo largo de la altura del edificio. Las irr egul ari dades hor izontales (plan ta) se refieren a formas asimétricas en planta (como H, L, T, U) o discontinuidades en elementos de resistencia horizontal (como cortes, aberturas, esquinas entrantes, u otros cambios abruptos). L os Al umnos.

Curso: Ingeniería Antisísmica

Tema: Irregularidad de masa


1. IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA Las irregularidades en altura y/o verticales indican cambios súbitos de resistencia, rigideces, geometría y masa , y conducen a un a distri bución ir r egul ar de fu erzas y defor maciones a lo largo de la altur a del edificio .

1.1.- Irregularidad de masa. Se consideran irregularidades por masa cuando la masa efectiva (carga muerta más carga viva) de cualquier nivel es más del 150% de la masa efectiva de un piso adyacente. Los excesos de masa pueden incrementar las fuerzas laterales de inercia, incrementan la magnitud de las deformaciones entre pisos, evidenciándose en desfavorables efectos estructurales. Se requiere de un análisis dinámico para obtener una mejor distribución de las cargas de corte.

Masa pesada

Figura 01: Irregularidad de masa

Según la Norma E-030 Diseño Sismorresistente, en su numeral 3.6 hace referencia sobre la Irregularidad de Masa o Peso, dice: Se tiene irregularidad de masa (o peso) cuando el peso de un piso, es mayor que 1,5 veces el peso de un piso adyacente. Se exceptúan los techos cuyo peso sea inferior al del piso inmediato inferior. Curso: Ingeniería Antisísmica



Figura 02: Irregularidades de masa cuando.  >

1.5 −

O cuando  >

1.5 +

En el diseño de un edificio se debe evitar las grandes diferencias de masas entre pisos

Figura 03: Grandes diferencias en la masa de los pisos

1.2.- Cómo influye el centro de masa en el diseño de un edificio. Si el centro de masa (CM) de un edificio no coincide con el centro de Resistencia (CR), un movimiento torsional actúa en el plano horizontal Curso: Ingeniería Antisísmica



causando que los diafragmas de los pisos se tuerzan en relación al centro de resistencia. La rotación afecta las columnas más alejadas del centro de resistencia. Estos están situados a largas deflexiones horizontales, a veces hasta deformarlas tanto que lleguen al colapso. Se puede mejorar esto:

1.- Minimizar la distancia en la planta entre el centro de masa y el centro de resistencia.

2.- El espacio entre ellas debe ser largo para maximizar la resistencia y fuerza en torsión latente. Los brazos largos entre pares de paredes proveen la mejor resistencia ante la torsión.

3.- Suavizar los muros portantes más muros de menor distancia.

En la fi gura 04 , se muestra una estructura donde la asimetría de los planos verticales resistentes hace que no coincida el centro de rigidez (o centro de resistencia) con el centro de masa (en este caso coincidente con el centro de gravedad de la planta, como suele ocurrir frecuentemente). Esta no coincidencia entre centro de rigidez y centro de masas produce un efecto de torsión que habrá que tratar de minimizar cuando se trabaje en las distintas etapas del diseño arquitectónico.

Es conveniente recomendar que en zonas sísmicas no se diseñen configuraciones en planta que presenten excentricidades muy superiores al 15% de la dimensión de la planta normal a la dirección examinada.




Figura 04: Centro de masa y centro de Resistencia

En la fi gura 05 , se ilustra un ejemplo donde los planos verticales resistentes a fuerzas laterales están distribuidos simétricamente haciendo que la resultante de las reacciones producidas por los muros coincida con el centro de masas de la planta donde estaría aplicada la acción.

Figura 05: Distribución simétrica de muros




La fi gura 06 ilustra diversas situaciones referidas a la ubicación en planta de los planos resistentes verticales y las condiciones de estabilidad frente a la acción de fuerzas laterales que producen traslación o rotación del sistema estructural.

Figura 06: Diversas situaciones referidas a la ubicación en planta de

los planos

resistentes verticales Curso: Ingeniería Antisísmica



La posición de los planos resistentes en la planta, y con relación al centro de masas, puede producir situaciones desfavorables desde el punto de vista del diseño, generando torsiones iniciales importantes. En este caso se denominan torsiones de diseño. En la figura 07 se ejemplifican algunas situaciones.

Figura 07: Ubicación de planos

verticales resistentes.

1.3.- Defina la simetría en planta. Simetría en planta indica que el centro de masa y el centro de rigidez están localizados en el mismo punto y disminuye los efectos indeseados de la torsión. Asimismo, la simetría no sólo se refiere a la forma de conjunto del edificio sino también a los detalles de su construcción.




¿Cuál es el obj etivo de logr ar la simetr ía en planta?

El objetivo de lograr la simetría en planta es equilibrar la distribución de la resistencia de forma que disminuya la excentricidad en planta.

¿Por quéel menor peso posibl e es una recomendaci ón de carácter sismorresistente?

Cuanto más liviana sea la edificación menor será la fuerza que tendrá que soportar cuando ocurre un terremoto. Grandes masas o pesos se mueven con mayor severidad al ser sacudidas por un sismo y, por lo tanto, la exigencia de la fuerza actuante será mayor sobre los componentes de la edificación. Cuando la cubierta de una edificación es muy pesada, por ejemplo, ésta se moverá como un péndulo invertido causando esfuerzos tensiones muy severas en los elementos sobre los cuales está soportada.

¿Cómo se deben di str ibui r l os pesos en un a edificación, en pl anta y en altura?

Se recomienda evitar las masas que sean innecesarias porque se traducen en fuerzas innecesarias. Además las masas ubicadas en las partes altas de un edificio no son favorables porque la aceleración crece con la altura, de manera que es conveniente ubicar en los pisos bajos las áreas donde se prevean mayores concentraciones de pesos (tales como archivos y bóvedas). También se debe impedir las fuertes diferencias de los pesos en pisos sucesivos y tratar que el peso del edificio esté distribuido simétricamente en la planta de cada piso, una posición asimétrica generar un mayor torsor.




Figura 08: Distribución

de masas y de rigideces.

1.4.- Evitar irregularidades de distribución de masa en elevación. ¿En qué consiste esta recomendación?

Se debe evitar irregularidades de distribución de masa en elevación, controlando que el peso de cada piso no exceda en 1.5 veces el del piso adyacente. Cuando la rigidez de un edificio se encuentra irregularmente distribuida a lo largo de la altura, las mayores solicitaciones se pueden concentrar en los pisos débiles. Por esto es conveniente que no existan cambios bruscos en las dimensiones, masas, rigideces y resistencias del edificio, para evitar grandes concentraciones de esfuerzos en determinados pisos que son menos rígidos o resistentes que los demás. La forma más común de irregularidad vertical surge a causa de la disposición de los elementos no estructurales, como los muros de mampostería. El problema se acentúa en los sistemas estructurales aporticados, ya que el componente no estructural puede constituir una porción significativa de la rigidez del piso. Curso: Ingeniería Antisísmica



¿En qué casos no se aplica esta recomendación?

Esto no se aplica a las azoteas y sótanos. ¿Qué condición se debe cum plir par a que no ocur r a un cambi o brusco en las dimensiones?

Debe evitarse que un entrepiso tenga una resistencia y rigidez significativamente menor que el resto de los pisos, por más de que este cumpla con los requerimientos mínimos para absorber las fuerzas de diseño. En un sismo, el entrepiso de menor rigidez estará sujeto a una demanda de ductilidad que probablemente no podrá cumplir. Este requerimiento es difícil de cumplir, ya que generalmente en la planta baja se encuentran los estacionamientos o espacios amplios que sirvan como salones de reuniones, que requieren el mayor espacio libre. La manera de solucionarlo es ubicar elementos que den rigidez, como muros de mampostería, diagonales o muros de concreto




CONCLUSIONES 

La irregularidad en la configuración es uno de los factores que se incluyen actualmente en la mayoría de las normas sísmicas para definir el procedimiento de análisis que se aplicará en el diseño sismorresistente de los edificios.

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Estas irregularidades se deben generalmente a decisiones arquitectónicas tomadas en el diseño original del edificio, o en remodelaciones posteriores.

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La posición de los planos resistentes en la planta, y con relación al centro de masas, puede producir situaciones desfavorables desde el punto de vista del diseño, generando torsiones iniciales importantes.

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Se consideran irregularidades por masa cuando la masa efectiva (carga muerta más carga viva) de cualquier nivel es más del 150% de la masa efectiva de un piso adyacente.

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Los excesos de masa pueden incrementar las fuerzas laterales de inercia, incrementan la magnitud de las deformaciones entre pisos, evidenciándose en desfavorables efectos estructurales.




BIBLIOGRAFIA CONSULTADA.

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NORMA TECNICA E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE (proyecto de norma) En discusión pública desde el día 20 de enero de 2014, Publicado en El Peruano.

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http://www.ingenieria.peru-v.com/documentos/

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https://www.academia.edu/8205829/CURSO_Ingenier%C3%ADa_Sismo_Resiste nte_I



Irregularidad de Masa

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