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Influencia de la configuración sobre el comportamiento sísmico - Estructuras

1. 1. 2017 #INFLUENCIA DE LA CONFIGURACION EN EL COMPORTAMIENTO SISMICO  ANGULO VALLADARES, RONALD JAMMIR  CABANILLAS CUEVA, MELANIO  GIRALDO DIAZ , JHON LENIN  PAUCAR FLORES, KATY MARIEL

2. 2. La configuración, por definición, se entiende como la forma del conjunto del edificio, en relación a su tamaño, naturaleza y localización de los elementos resistentes y no estructurales dentro de él. EL EDIFICIO NO CONSTITUYE UN BLOQUE HOMOGÉNEO. El movimiento del suelo afectará diferentes partes de éste a intervalos diferentes. y así puede inducir torsión o movimiento incompatible incluso en un edificio geométricamente simétrico.

3. 3. SOLIDEZ COMODIDAD BELLEZA VITRUVIO Circunstancias que le da la Arquitectura por medio de la ordenación y disposición de las partes que le componen. SOLIDEZ COMODIDAD BELLEZA ORDENACIÓN DISPOSICIÓN PROPORCIÓN DECORO ECONOMÍA

4. 4. * Consiste en la oportuna colocación y el agradable conjunto de todas las partes del edificio según la calidad de cada una .La ordenación es respectiva al tamaño, así como la disposición es respectiva a la figura y a la situación. * Es la que hace que todas las partes del edificio tengan el tamaño o capacidad conveniente, ya sea considerando a cada una de por sí, o con respecto a la proporción de toda la obra. LA ORDENACIÓN LA DISPOSICIÓN LA PROPORCIÓN LA REGULARIDA Se estipula como la observancia de las leyes establecidas para las proporciones por parte de los miembros arquitectónicos. La observancia de estas leyes produce una hermosura agradable, y proporciona armonía en su estructura. Que también se llama EURITHMIA, es la que forma el conjunto de todas las partes de la obra y le da un hermoso aspecto cuando la altura corresponde a su ancho éste a su largo, teniendo la toda su justa medida.

5. 5. Las solicitaciones sísmicas son en función del tamaño del edificio. Las cargas que actúan sobre: Una vivienda pequeña son resistidas por la estructura de la misma sin grandes inconvenientes. Pero cargas proporcionales en un edificio generan esfuerzos que no son directamente proporcionales, sino superiores. La resistencia de una estructura depende de: Su sección superficial Que es función cuadrática de la dimensión lineal.

6. 6. S = a x L2 W = a' x L3 Por consideraciones estrictamente geométricas. Así pues, cuando aumenta el tamaño de un edificio, para que la resistencia de los elementos que lo conforman aumente en la misma medida que la masa, estos han de ser, en proporción, cada vez más gruesos.

7. 7. ALTURA La altura de un edificio es un parámetro muy influyente en el periodo de vibración de este, ya que a medida aumenta su altura, por lo general aumenta su periodo. El periodo de un edificio no es solamente una función de su altura, sino también de factores como la relación entre altura y ancho, alturas de los pisos, tipos de materiales, y sistemas estructurales y la cantidad y distribución de masa. T = 0.01n Dónde: n = número de pisos de un edificio de marcos de concreto reforzado.

8. 8. TAMAÑO HORIZONTAL Una estructura por sencilla y simétrica que se presente, si posee una planta donde uno de sus lados es considerablemente mayor que el otro, es decir, cuando la planta es extremadamente grande, puede presentar daños al momento de responder ante las solicitudes sísmicas. para dar una oscilación en la dirección que se está considerando; una estructura rígida tiende a oscilar rápidamente y con un período de vibración corto, mientras que una flexible tiende a oscilar más lentamente y su período es más largo.

9. 9. ALTURA Se entiende por la proporción, a la relación entre la altura y ancho de un edificio, calculando da igual manera que para una columna. En el diseño sísmico, la proporción de un edificio es más importante que sus dimensiones absolutas. Generalmente los edificios de un piso son más rígidos en el sentido transversal más corto, mientras que la rigidez de estructuras de más de un piso es casi igual en los dos sentidos.. PROPORCIÓN

10. 10. Por lo cual el término simetría en el diseño estructural no significa necesariamente aburrimiento y repetición formal. Aunque muy bueno sería llegar al perfecto entendimiento de estas partes. e) SIMETRÍA La simetría puede ser un concepto bastante engañoso en el diseño de edificios La simetría supone que un edificio sea simétrico en cualquier eje en el que éste sea cortado Pero el concepto de simetría en la configuración sísmica supone la coincidencia del centro de la masa con el centro de rigideces del edificio . Podemos ver una configuración morfológica simple pero sísmicamente mala, ya que la resultante resistente del edificio no coincide con la resultante sísmica lo que provoca un gran momento de torsión. Por el contrario, en la fotografía de la derecha podemos ver un edificio morfológicamente muy interesante, pero estructuralmente muy simétrico.

11. 11. f) DISTRIBUCIÓN Y CONCENTRACIÓN Este concepto se refiere a cómo la forma es concentrada y distribuida la masa en un edificio En términos generales es mucho más seguro distribuir la masa de un edificio proporcional y simétricamente De no ser que estas concentraciones pretendan crear momentos resistentes muy elevados Como es el caso de edificios con núcleos centrales y fachadas resistentes, sin columnas intermedias En el primero tenemos dos vigas que se apoyan en un muro, la carga es muy grande y el elemento portante no puede distribuir correctamente el peso, por lo cual es mejor manejar pilastras bajo esas vigas. En los ejemplos inferiores observamos cómo entre más elementos se distribuyan menor es el peso, y mejor el comportamiento del muro.

12. 12. g) DENSIDAD DE LA ESTRUCTURA EN PLANTA La densidad de la estructura en planta se define Como el área total de todos los elementos estructurales verticales columnas, muros etc. ¿por qué los edificios antiguos permanecen intactos? Pues lo hacen porque tienen un porcentaje de estructura en planta elevadísimo, es decir, tienen un momento de inercia enorme Los logros científicos y tecnológicos modernos han hecho que los edificios necesiten cada vez menos masa en sus estructuras

13. 13. En las ilustraciones superiores se ejemplifica el desarrollo histórico de la densidad de la estructura en planta. A la izquierda podemos ver el esquema estructural del Panteón Romano, que tenía una densidad estructural en planta del 25%, y a la derecha, la de cualquier rascacielos contemporáneo que tienen en promedio entre 5 y 2.5%. En la ilustración superior podemos observar una estructuración conocida como "Planta Debil" que se refiere a la enorme diferencia entre el Momento de Inercia total de la planta baja, respecto a la de los pisos superiores (mucho más grande) En lugares sísmicos este tipo de estructuración es particularmente dañina, pues diferencia de movimiento sísmico provoca que el cuerpo superior aplaste las columnas inferiores.

14. 14. sus orientaciones diferentes, L, T, U, H, + o una combinación de estas formas, y que son comunes en las edificaciones coloniales como casas domésticas, claustros y casas de hacienda, las cuales permiten distribuir áreas achaflanado

15. 15. Dividir estructuralmente al edificio en formas sencillas

16. 16. Para resistir los efectos de la torsión en planta es conveniente tener elementos resistentes en el perímetro del edificio, es decir, ubicar elementos resistentes al sismo en las fachadas del edificio estrategias

17. 17. Los miembros redundantes son elementos estructurales que en condiciones normales de diseño no desempeñan una función estructural o están sub- esforzados con respecto a su resistencia, pero que son capaces de resistir fuerzas laterales, sí es necesario, son un factor de seguridad donde hay incertidumbres analíticas en el diseño. EJEMPLO REDUNTE EN EDIFICIOS

18. 18. Movimiento directo de las estructuras. : un efecto desestabilizante a causa de la masa de la estructura. Falla superficial del suelo. grietas, desplazamientos verticales, derrumbes, etc. Maremotos. grandes olas ,daños mayores en zonas costeras. Inundaciones, incendios, explosiones de gas, etc. Se provocan daños tuberías enterradas, etc

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Influencia de la configuración sobre el comportamiento sísmico

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Estudiante en Universidad Alas Peruanas Published on Influencia de la configuración sobre el comportamiento sísmico - Estructuras 1. 2017 #INFLUENCIA DE LA CONFIGURACION EN EL COMPORTAMIENTO SISMICO  ANGULO VALLADARES, RONALD JAMMIR  CABANILLAS CUEVA, MELANIO  GIRALDO DIAZ , JHON LENIN  PAUCAR FLORES, KATY MARIEL 2.

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El daño severo o el colapso de un gran número de estructuras durante un sismo  de alta intensidad, se debe a la falla de uno o varios elementos cuya ductilidad y resistencia no son suficientes.
Ya sea una falla en las columnas o en algún entre piso repercute en el comportamiento de todo el sistema.

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El objetivo principal del diseño sismorresistente es salvar vidas y, adicionalmente, minimizar los daños materiales. La responsabilidad de los arquitectos  para lograr dichos objetivos depende del diseño estructural, estudio de suelos,  revisar la calidad de los materiales utilizados y los procesos constructivos de cada elemento desde los cimientos hasta el ultimo piso .

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Al vivir y laborar en una zona con altos niveles de sismicidad, es importante saber cómo sus efectos deben ser mitigados mediante el diseño. Existe una variedad de recursos para afrontar este problema, que van desde la generación de la forma del edificio hasta sistemas que resuelvan situaciones especificas.

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Frecuencia de los sismos y oscilación de los edificios

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Se explica la importancia del terreno en el tema y se adjunta un caso análogo, en dónde este factor fue determinante para la forma del proyecto. Un restaurante en china, a la orilla del lago.

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En el mapa se resumen los principios de Funcionalidad, Solidez y deleite utilizados cómo criterios para crear arquitectura.

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DISPOSITIVOS DE CONTROL DE RESPUESTA SÍSMICA PARA ESTRUCTURAS EN CONCRETO

Los dispositivos de control de respuesta sísmica son un método para prevenir y mitigar daños en las estructuras durante y después de un evento sísmico, teniendo como resultado edificaciones más durables. En Colombia son poco utilizados, principalmente por desconocimiento o desconfianza, normalmente se prioriza la necesidad de reducir costos iniciales en las obras civiles sin pensar en el mantenimiento o rehabilitación que se requerirían en caso de un sismo.

La normativa colombiana habla poco de este tema y se remite a normas de otros países (A.3.9. USO DE ELEMENTOS DE ENERGÍA de la NSR-10), esto evidencia la necesidad de desarrollar metodologías y procesos de diseño y construcción con el uso de estos dispositivos aplicados a las condiciones locales para incentivar su uso.

Comportamiento elástico e inelástico de una estructura

Las estructuras se diseñan, según lo dicta la NSR-10, para dos tipos de comportamiento. En primer lugar tenemos el comportamiento elástico, que es el rango de solicitación donde la estructura absorbe temporalmente la energía que le aporta el sismo mediante deformación para después liberarla como energía cinética.

Una vez se supera el rango elástico, la estructura se comporta plásticamente, esto quiere decir que la energía que le aporta el sismo se convierte en deformaciones permanentes en los elementos estructurales, esto se conoce como la capacidad de disipación de energía de la estructura. Estas deformaciones permanentes se traducen en daños y deterioros de la estructura que deben ser reparados y rehabilitados, lo que representa un costo adicional que por lo general es alto.
Es aquí donde entran a jugar un papel importante los dispositivos de control de respuesta sísmica, pues absorben parte de la energía que circula por el sistema y así protegen la integridad de la estructura, al mismo tiempo que controlan los desplazamientos relativos entre pisos para mayor seguridad y confort de sus habitantes.

Técnicas de control de respuesta sísmica

Las técnicas de control de respuesta sísmica se clasifican según su enfoque; hay sistemas pasivos, semi-activos y activos y los dispositivos que se usan son diferentes en cada caso. En el cuadro se muestra la clasificación y los tipos de dispositivos usados.

Aislamiento basal

Estos sistemas pretenden aislar la superestructura del suelo, esto con el fin de reducir al mínimo la energía que ingresa al sistema a causa de las ondas del sismo. Los dispositivos más utilizados son los aisladores elastómeros reforzados, deslizantes por fricción y basculantes por fricción.

Sistemas de control activo

Estos sistemas funcionan con masas adicionales que se mueven para cambiar el comportamiento de la estructura o con dispositivos que pueden variar instantáneamente su rigidez horizontal. Este tipo de sistemas requieren procesamiento computacional de datos y una fuente de energía externa.

Disipadores Histeréticos

Estos dispositivos absorben o disipan energía mediante deformaciones plásticas durante ciclos de cargue y descargue (ciclos histeréticos). Por lo general los dispositivos deben ser reemplazados después de cumplir su función, esto depende del tipo de dispositivo.

Los dispositivos más usados son las placas de acero a flexión y las riostras con pandeo restringido BRB (Buckling Restrained Brace). Este tipo de riostras están compuestas por un núcleo de acero confinado en una camisa metálica rellena con mortero, la característica principal es que, a diferencia de las riostras comunes, se comporta de manera simétrica a tracción y compresión.

Este comportamiento le permite disipar gran cantidad de energía pues tiene la capacidad de alcanzar la fluencia tanto en los ciclos de tracción como en los de compresión. La gráfica esfuerzo versus deformación muestra la diferencia en el comportamiento de una riostra común y una de tipo BRB.

Ejemplos de estructuras con dispositivos de control de respuesta sísmica en Colombia

En Colombia encontramos algunos casos de aplicación de estas tecnologías que van tomando importancia y se han convertido en ejemplo de buenas prácticas de diseño y construcción.

Fue el primer edificio en Colombia concebido y construido sobre aisladores sísmicos. Por encontrarse en una zona de amenaza sísmica alta, los diseñadores optaron por aislar la estructura del suelo y así aumentar el amortiguamiento.

Puente Helicoidal (Dos Quebradas, Risaralda)

Es un puente curvo que permite que la vía ascienda 38 m para que pueda cumplir con las especificaciones (Pendiente 7 %) y llegar al punto previsto. Esta estructura usa la técnica de aislamiento con péndulo friccionante.

Viaductos La Estampilla (Santa Rosa - Manizales)

Los viaductos de La Estampilla son una solución técnica innovadora al paso de la vía sobre dos fallas tectónicas que implican una demanda sísmica alta. Se decidió aislar la superestructura para reducir la demanda sísmica en el tablero del puente por medio de un sistema de aislamiento con péndulo friccionante.

Fuente: http://blog.360gradosenconcreto.com/dispositivos-de-control-de-respuesta-sismica-para-estructuras-en-concreto/

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DISPOSITIVOS DE CONTROL DE RESPUESTA SÍSMICA PARA ESTRUCTURAS EN CONCRETO

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Los dispositivos de control de respuesta sísmica son un método para prevenir y mitigar daños en las estructuras durante y después de un evento sísmico, teniendo como resultado edificaciones más durables. En Colombia son poco utilizados, principalmente por desconocimiento o desconfianza, normalmente se prioriza la necesidad de reducir costos iniciales en las obras civiles sin pensar en el mantenimiento o rehabilitación que se requerirían en caso de un sismo.

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Modelo dinámico con disipadores sísmicos

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Se explica la importancia del concepto en el tema y se adjunta un caso análogo, donde este es obviamente una generatriz de la forma arquitectónica. Este es una guardería en Alemania.

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Se explica la importancia del programa arquitectónico en el tema y se adjunta un caso análogo, en dónde este factor estrella para la generación arquitectónica fueron las salas, esto no habría podido ser determinado sin el programa arquitectónico.

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Ángeles, J. (2020). Arquitectura: Funcionalidad, sólidez y deleite. UAM-Azcapotzalco, Depto. de Investigación para el conocimiento del Diseño.

CDV Ingeniería Antisísmica. (15 de Mayo de 2013). Modelo dinámico con disipadores sísmicos. [Archivo de video]: Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=U-L23G8lPQ8&feature=emb_logo

Paucar Flores, K. M. (14 de Agosto de 2017). Influencia de la configuración sobre el comportamiento sísmico. Obtenido de slideshare: https://www.slideshare.net/cattypflores/influencia-de-la-configuracin-sobre-el-comportamiento-ssmico

Sioingenieria. (s.f.). DISPOSITIVOS DE CONTROL DE RESPUESTA SÍSMICA PARA ESTRUCTURAS EN CONCRETO. Obtenido de sioingenieria.com: https://www.sioingenieria.com/sitio/contenidos_mo.php?it=674

ups350. (21 de Diciembre de 2017). Frecuencia de los sismos y oscilación de los edificios. [Archivo de video]: Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=oeZ2M21XxhQ

株式会社長谷川模型Hasegawa Mokei. (03 de Junio de 2009). 卓上免震模型. [Archivo de video]: Recuperado de https://www.youtube.com/watch?list=PLDA769E717D6B2764&time_continue=2&v=wrHxefqmFSc&feature=emb_logo

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CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE CONTROL DE RESPUESTA SÍSMICA

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