CARGAS SISMICAS ESTRUCTURAS DETERMINACIÓN DE LAS CARGAS SÍSMICAS: Pesos y cargas a considerar para la determinación de las solicitaciones por sismo. Clasificación de los edificios según el destino y el tipo estructural. Vinculación en planta de los distintos elementos resistentes. Ductilidad de la estructura. Influencia del terreno en la importancia de las cargas por sismo. Métodos para calcular el Periodo Propio. Coeficiente Sísmico. Corte sísmico en la base. Distribución del corte sísmico en altura. Vuelco. Torsión en planta. Método estático. Conceptos sobre análisis modal. Los items que se indican a lo largo del texto corresponden a los del Código de Construcciones Sismoresistentes de la Provincia de Mendoza. Cálculo del Peso del Edificio: El sismo tiene la característica de producir aceleraciones instantáneas, aceleraciones que generan grandes fuerzas, y que afectan a los componentes de la estructura del edificio de modo diferente a la acción de las cargas gravitatorias. Estas fuerzas sísmicas dependen linealmente de la masa del edificio y se expresan con la fórmula: F = M x A donde es: F = fuerza inducida por la aceleración A = aceleración producida por el sismo M = masa del edificio Por este motivo es necesario conocer el peso del edificio, que incluye el peso de la estructura, cierres, pisos, revestimientos, etc. Debe considerarse el peso de todo lo fijado permanentemente al edificio. Las cargas móviles se computan en un porcentaje del total de sobrecarga prevista para el análisis estático. Los porcentajes a usar, según el tipo de sobrecarga, están definidos en el Código de Construcciones Sismo Resistentes. El peso se calcula piso por piso, computando el peso del entrepiso (losa), vigas, la mitad de la longitud de los tramos de columnas sobre y bajo cada entrepiso, como se indica en las figuras. Computados los volúmenes de los componentes fijos del edificio, estructurales o no, multiplicados por los pesos específicos, se obtiene el peso del edificio. A este peso debe sumarse la sobrecarga reglamentaria según el código, que se incluye en el análisis de las cargas sísmicas. Resumiendo, el peso a considerar está compuesto por: * peso estructura * peso muros, tabiques divisorios, cierres. * peso pisos y revestimientos * peso de otros elementos fijos (maquinarias, etc. ) * peso agua en depósitos de reserva. * porcentaje sobrecarga según código. En los edificios comunes, es suficiente agrupar las cargas en los niveles de entrepisos. Se incluirá el peso propio del entrepiso, muros y otros elementos existentes en su zona de influencia (ver figura) El centro de gravedad del conjunto se supondrá ubicado en el plano del entrepiso. El peso de cada entrepiso se calcula con: Qi = Gi + p x Pi siendo: Qi = Peso total del piso. Gi = carga permanente que actúa en el piso. Pi = carga accidental que actúa en todo o en parte del entrepiso. p = coeficiente de participación de la sobrecarga accidental. Los valores del coeficiente [p] son: ( ítem 4.5.2.1) p = 0 para azoteas y techos inaccesibles p = 0,25 para locales donde no es usual la aglomeración de personas o cosas. (Edificios de departamentos u oficinas, hoteles, etc.) p = 0,50 para locales donde es usual la aglomeración de personas o cosas. (Templos, museos, bibliotecas, cines, teatros, etc.) p = 1 Tanques de agua, silos y otro tipo de recipiente Como considerar las cargas en las construcciones en general: Las cargas Qi se supondrán concentradas en los centros de gravedad de cada agrupamiento (entrepiso y accesorios), y se determinarán siguiendo las instrucciones y valores del coeficiente [p] dados en 4.5.2.1. En el caso de equipos de instalaciones industriales será suficiente considerar la sobrecarga o contenido con mayor valor en condiciones normales de servicio. Clasificación de los edificios según el destino y el tipo estructural Las normas sismo resistentes de la Provincia de Mendoza clasifican los edificios según el destino. Esta clasificación tiene como finalidad asignar un coeficiente gd que afecta al coeficiente sísmico. El coeficiente gd multiplica al coeficiente zonal Co mayorandoló en el caso de edificios o construcciones con destinos de interés público, o que contienen elementos valiosos para la comunidad o peligrosos, como ser gasómetros, plantas de energía nuclear, embalses, etc. En el caso de construcciones con un factor de ocupación bajo o cuyo contenido no es crítico el coeficiente gd disminuye el coeficiente Co. Cargas Sísmicas Verticales Item (4.6.1.2) Solo es necesario tener en cuenta la acción sísmica vertical en las construcciones o en partes de las mismas, que tienen una sola posibilidad de falla por acciones verticales, o que pueden amplificar notablemente la acción sísmica en dirección vertical o en las que se pueden originar inversiones en el sentido de las solicitaciones para las cuales el material pudiera resultar incompetente. En el caso de edificios comunes: Voladizos, marquesinas, balcones, etc. Estructuras cuyo periodo de vibración vertical esté comprendido entre 0,2 y 1,2 segundos. Vigas de hormigón pretensado con luces superiores a 10 m y esbeltez geométrica (L/h) superior a 20. Losa de hormigón pretensado con luces superiores a 8 m y esbeltez geométrica superior a 30. Clasificación por Destino Item (4.2) Grupo AE - gd = 2.0, corresponde a obras en las que el colapso total o parcial podría generar acciones catastróficas sobre poblaciones importantes (sectores y componentes altamente radioactivos de instalaciones nucleares de potencia mayor a 20 Mw), depósitos de gases o líquidos inflamables, embalses de altura mayor de 40 m o capacidad mayor de 200 Hm3. La inclusión en este grupo de una construcción, componente, instalación o equipamiento deberá ser considerada por el Consejo del Código de Construcciones Sismo Resistentes, a solicitud de la Repartición o Empresa responsable de su habilitación. Grupo A - gd = 1.4, corresponde a construcciones e instalaciones en las que se desarrollan funciones que son esenciales inmediatamente de ocurrido un terremoto (hospitales, salas de primeros auxilios, estaciones de radio y televisión, centrales telefónicas, oficinas de correo, etc.). Construcciones en las que el colapso tiene grave repercusión (edificios públicos de dependencias nacionales, provinciales o municipales, edificios educacionales: escuelas, colegios, universidades, etc.). Construcciones de uso público con ocupación superior a 100 personas y superficie cubierta mayor de 200 m² (templos, estadios, cines, teatros, terminales y estaciones de transporte de pasajeros, grandes comercios, etc.). Construcciones con contenido de gran valor (museos, bibliotecas públicas) o de gran importancia pública (centrales de bombeo, centrales eléctricas). Construcciones de infraestructura de importancia pública no incluidas en el grupo AE (puentes y obras de arte de vías de comunicación primarias o únicas vías de acceso a áreas pobladas por más de 10000 habitantes, diques, etc.). Construcciones cuyo colapso pueda afectar a otra incluida en el grupo AE. Grupo B - gd = 1.0, corresponde a construcciones destinadas a vivienda unifamiliar o multifamiliar, hoteles, comercio e industrias o construcciones del grupo C cuya falla afecte a otra del grupo A. Construcciones de infraestructura no incluidas en el grupo A. Grupo C - gd = 0.8, corresponde a construcciones e instalaciones industriales aisladas, con ocupación inferior a 10 personas y cuya falla no afecte a población o a construcciones del grupo A (depósitos vitivinícolas o similares, establos, silos, casillas aisladas, etc.). Clasificación por tipo estructural Item (4.3.3) La influencia de la tipología estructural en el comportamiento del edificio ante un sismo se considera introduciendo un coeficiente ge. El coeficiente estructural se descompone en los factores: ge = gvi x gdu donde es: gvi = coeficiente que está en función de la vinculación interna de los elementos sismo resistentes a través de los diafragmas de entrepiso. gdu = coeficiente que depende de la ductilidad de la estructura. Expresa la capacidad de disipar energía de la estructura. Coeficiente gvi (4.3.3.1) a) gvi = 1,00 Estructura con buena vinculación interna. Cuando en los distintos agrupamientos de masas existen diafragmas (ej. Losas) que vinculan los componentes y sistemas sismo resistentes y estos diafragmas pueden trasmitir y redistribuir fuerzas en su plano durante el terremoto con deformaciones menores que las que de los sistemas conectados en el lugar de conexión, de tal modo que la falla de un componente o sistema aislado no produce el colapso local o general de la construcción. b) gvi = 1,15 Estructura con vinculación interna parcial. Cuando los distintos agrupamientos de masas están conectados con los sistemas sismo resistentes por vinculaciones que pueden transmitir y redistribuir parcialmente fuerzas en su plano, o bien solo son capaces de vinculación en una dirección (ej. Riostras o bielas en tracción compresión). En general cuando la falla un componente o sistema puede originar el colapso local, o por lo menos deformaciones locales muy grandes (del orden de las dimensiones de la sección). c) gvi = 1,30 Estructura internamente desvinculada. Estructura con sus componentes o sistemas sismo resistentes completamente desvinculados entre sí, en uno o en dos sentidos de la dirección considerada para la acción sísmica (ej. Tensores). Estructuras con un único sistema sismo resistente (chimeneas, torres y tanques no sustentados por otras construcciones, muros de sostenimiento), o con un componente que soporta más del 80 % de la acción sísmica en la construcción. Ductilidad: Se dice que un sistema estructural es dúctil cuando es capaz de soportar deformaciones importantes bajo carga prácticamente constante, sin alcanzar niveles excesivos de daños. La curva (I) de la figura representa un comportamiento inicial dúctil, opuesto al del material representado en la curva ( II ), que tiene un comportamiento frágil. De las curvas carga-deformación para el primer ciclo de carga, no puede conocerse un comportamiento dúctil en ciclos posteriores, puesto que en los ciclos siguientes de carga pueden producirse deterioros de rigidez y resistencia. Para evaluar la ductilidad se usa el llamado factor de ductilidad (m), que se define como el cociente entre la deformación necesaria para alcanzar la falla ( deformación máxima, dmax ) dividida por la deformación correspondiente al límite elástico ( delast. ) Es evidente la importancia de conocer el comportamiento de los materiales, a través de las curvas carga-deformación, en una estructura destinada a resistir sismos. Considerando el peligro que representa una falla de tipo frágil, que aparece sin signos previos de deterioro. Como la disminución de la rigidez y la resistencia puede producirse luego de varios ciclos de cargas alternadas, es importante seleccionar materiales, realizar un diseño estructural y estudiar detalles constructivos que prevengan ese deterioro. Coeficiente gdu (4.3.3.2) El coeficiente gdu debe ser asignado tomando en cuenta el probable mecanismo de colapso de la construcción, que el proyectista debe explicitar en sus hipótesis, que luego debe manifestarse en los detalles de proyecto y que el responsable de la construcción debe materializar en la obra. Los valores tabulados son válidos para cada sistema estructural y para construcciones formadas por un solo tipo de sistemas. Para construcciones complejas se aplica 4.3.3.3. a) gdu = 0,85 : Estructura muy dúctil. Compuesta exclusivamente por pórticos sismo resistentes de hormigón armado o acero, con nudos, vigas y columnas con gran ductilidad por flexión y cuando se adoptan disposiciones para favorecer la formación de rótulas plásticas en las vigas. b) gdu = 1,00 : Estructura dúctil. Compuesta exclusivamente por pórticos sismo resistentes de hormigón armado o de acero o de madera, con nudos, vigas y columnas con ductilidad por flexión. Tabiques sismo resistentes de hormigón armado acoplados entre si o con columnas por vigas dúctiles. c) gdu = 1,15 : Estructura semidúctil. Compuesta exclusivamente por: Tabiques sismo resistentes de hormigón armado. Columnas de hormigón armado o acero (a flexo compresión) sin integrar pórticos, a las que sus vínculos les impiden los giros en uno o dos de sus extremos. Estructuras de acero con triangulaciones de rigidización. Estructuras sismo resistentes con componentes pretensados. Estructuras sismo resistentes de madera no aporticadas. d) gdu = 1,30 : Estructura con baja ductilidad. Compuesta exclusivamente por: Muros sismo resistentes de mampostería de ladrillos macizos o de piedras canteadas o de hormigón simple. Estructuras de hormigón armado con triangulaciones de rigidización. e) gdu = 1,50 : Estructura semifrágil. Compuesta exclusivamente por: Muros sismo resistentes de mampostería de ladrillos aligerados o de bloques de hormigón. Sistemas de hormigón armado en estados límites por tensiones de corte (ej: columna corta). f) gdu = 1,80 : Estructura frágil. Compuesta exclusivamente por muros sismo resistentes de ladrillos huecos o de piedra no canteada asentada con mortero. El coeficiente gdu para la construcción en su conjunto. La capacidad de absorción de energía de sistemas complejos depende de la ductilidad de los sistemas componentes, de la ubicación relativa y de la capacidad relativa de cada uno. Salvo estudios detallados de la formación y desarrollo del mecanismo de colapso, el coeficiente gdu global de la construcción se valorará por los siguientes procedimientos: Sistemas en paralelo: cuando varios sistemas están unidos de modo que la acción se distribuye entre todos ellos, como coeficiente gdu global se adoptará el mayor de todos los que corresponden a los sistemas asociados. Sistemas en serie: Cuando varios sistemas están unidos de modo que la acción es transferida íntegramente de uno a otro, aunque puedan sumarse acciones externas en el lugar de conexión, para coeficiente gdu global se adoptará el valor mayor de todos los que corresponden a los sistemas componentes. Sistemas mixtos: se evaluaran primero los coeficientes de los sistemas en serie y luego los de estos en paralelo, siguiendo el orden de transferencia y distribución de las acciones. Influencia del terreno en la importancia de las cargas por sismo (4.4) Se considera como terreno que trasmite el movimiento sísmico a la construcción al comprendido en un espesor de seis metros ubicado inmediatamente bajo el nivel inferior de bases o plateas. En caso de fundaciones profundas (pilares, pilotes) se considera como tal al espesor de seis metros ubicado inmendiatamente bajo las vigas que vinculan los cabezales de esas fundaciones profundas. El espesor antes definido se incrementará a razón de 1 m por cada 2 t/m² cuando la presión media impuesta al terreno supere 6 t/m². Se define la presión media impuesta al terreno: pm = Q / A Donde: Q: carga gravitatoria total A: Superficie media en planta de la construcción Para la evaluación de la influencia del terreno en la respuesta de la construcción se definen tres tipos de terrenos, a los que se asignan las correspondientes valores del coeficiente de influencia, s. Para clasificarlos se considerarán, por su orden, las siguientes características: a) Resultados del ensayo de penetración normal (SPT). b) Velocidad de transmisión de ondas longitudinales. c) Tensión de trabajo admisible (en servicio normal) para el proyecto de fundaciones superficiales de viviendas de una planta. Para el proyecto de fundaciones en si, incluido el análisis de la probabilidad de licuefacción por acción sísmica, se aplica el articulo 5.5 de las normas. Terrenos Tipo 1 (Terrenos firmes) (4.4.1) smax = 0,8 Terreno formado por rocas o suelos de gravas compactas o arcillas muy compactas, caracterizados por: a) SPT > 30 golpes b) Velocidad de ondas > 1.000 m/seg c) stad >= 3 kg/cm² Terrenos Tipo 2 (Terrenos medios) (4.4.2) smax = 1,0 Terrenos cuyas características se encuentran comprendidas entre las de los suelos tipo 1 las de los suelos tipo 2. Terrenos Tipo 3 (Terrenos blandos) (4.4.3) smax = 1,2 Son suelos granulares de baja densidad relativa (
Posted on: Thu, 06 Jun 2013 15:57:15 +0000
Trending Topics
Recently Viewed Topics
© 2015