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10 -Diseño y cálculo estructural sismorresistente-Mza - 1 nivel
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CONSIDERACIONES PARA LA APLICACIÓN DEL MÉTODOESTÁTICO
• La altura total de la estructura, medida a partir del
nivel basal no excederá de 14 m, ni el número depisos será superior a 4.
•
La estructura será de hormigón armadocolado in situ y estará formada por planosverticales sismorresistentes de alguno de lossiguientes tipos o por combinaciones deellos: pórticos, tabiques sismorresistentes ypórticos rigidizados por mampostería.
M 3
M 1
M 2
Y
X
V 1
V 2
V 3
V 4
V 5
L 1
L 2
P 2( 2 )P 1( 3 )
P 3( 2 )
1 4 m
N I V E L 1
N I V E L 2
N I V E L 3
N I V E L 4
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CONSIDERACIONES PARA LA APLICACIÓN DEL MÉTODOESTÁTICO
• La construcción no debe presentar variaciones bruscas de la planta entre niveles
sucesivos.
• Los centros de masas y de rigideces de todos los niveles deben encontrarseaproximadamente alineados en dirección vertical.• La distribución de masas, rigideces y resistencias, no debe cambiar bruscamente entreun piso y el sucesivo.
4 4 4 4 4
3
3
3
T 1 T 2 T 3 T 4
TA
TB
TD
TC
CR= CM
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CONSIDERACIONES PARA LA APLICACIÓN DEL MÉTODOESTÁTICO
• La relación entre la altura total h de la construcción, y la menor dimensión b delrectángulo que circunscribe a la planta, no deberá ser mayor que 3.
T1 T2 T3 T4
TA
TB
TD
TC
CR=CM
9
Q4
Q3
Q2
Q1
2
h
b
•La relación entre la mayor y menor dimensión del rectángulo que circunscribe a la plantade la construcción, no deberá ser mayor que 2,3.
T 1 T2 T 3 T 4
TA
TB
TD
TC
C R = C M
b
a
3b
h≤
2,3b
a≤
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1 – CÁLCULO DE FUERZA SÍSMICA ACTUANTE
Q.CFs =
Fs = Fuerza sísmica aplicada a nivel delosa de la construcción.C = coeficiente sísmico de diseño.Q = Carga gravitatoria de la construcciónsobre el nivel de la base.
Q
Fs
s.e.d.CoC γ
Co: Coeficiente sísmico zonald: Coeficiente de destinoe: Coeficiente de estructuras: Coeficiente de influencia del terreno.
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COEFICIENTE SÍSMICO ZONAL (C0)
Co = 0,30 Zona de elevado riesgo sísmico: Capital y departamentos de Las Heras, Guaymallén,Godoy Cruz, Maipú, Luján Tupungato, Junín, Rivadavia, San Martín y el sector de lavalleal Oeste de las vías del ferrocarril Gral. Belgrano.
Co = 0,15Zona de riesgo sísmico intermedio: Territorio provincial no incluido en la zona deelevado riesgo sísmico.
CIRSOC 103CCSR – MENDOZA`87
s.e.d.CoC γ
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COEFICIENTE DE DESTINO ( d)γ
d = 2,0
Grupo AE: Construcciones, instalaciones y equipamientos en las que el colapso total o parcial podría generar acciones catastróficas sobre poblaciones importantes (sectores y componentes altamente radiactivos deinstalaciones nucleares de potencia mayor de 20 MW), depósitos de gases o líquidos inflamables, embalses dealtura mayor de 40 M o capacidad mayor de 200 HM3).La inclusión en este grupo de una construcción, componente, instalación o equipamiento deberá ser consideradapor el Con-sejo del Código de Construcciones Sismo-Resistentes, a solicitud de la Repartición o Empresaresponsable de su habilita-ción.
d = 1,4
- Grupo A: Construcciones e instalaciones en las que se desarrollan fun-ciones que son esencialesinmediatamente de ocurrido un terremoto (hospitales, salas de primeros auxilios, estaciones de bomberos,
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 del 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 deVías 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.
d = 1,0Grupo B: Construcciones destinadas a vivienda unifamiliar o multifamiliar, hoteles, comercio e industrias oconstrucciones del grupo C cuya falla afecte a otra del grupo A.Construcciones de infraestructura no incluidas en el qrupo A.
d = 0,8Grupo C: Construcciones e instalaciones industriales aisladas, con ocupación inferior a 10 personas y cuya fallano afecte a población o a construcciones del grupo A (depósitos vitivinícolas o similares, establos, silos, casillasaisladas, etc.).
s.e.d.CoC γ
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COEFICIENTE DE ESTRUCTURA ( e)γ
vi = 1,00
Estructura con buena vinculación interna: Cuando en los distintos agrupamientos demasas existen diafragmas (ej. losas) que vinculan los componentes y sistemas sismo-resistentes y estos diafragmas pueden transmitir y redistribuir fuerzas en su plano
durante el terremoto con deformaciones menores que las de los sistemas conectados enel lugar de conexión, de tal modo que la falla de un componente o sistema aislado noproduce el colapso local o general de la construcción.
vi = 1,15
Estructura con vinculación interna parcial: Cuando los distintos agrupamientos demasas están conectados con los sistemas sismo-resistentes por vinculaciones quepueden transmitir y redistribuir parcialmente fuerzas en su plano, o bien sólo son capacesde vinculación en una direc-ción (ej. riostras o bielas en tracción-compresión). En general
cuando la falla de un componente o sistema puede ori-ginar el colapso local) o por lomenos deformaciones locales muy grandes (del orden de las dimensiones de la sección).
vi = 1,30
Estructura internamente desvinculada: Estructura con sus componentes o sistemassismo-resistentes completamente desvinculados entre sí, en uno o en dos senti-dos de ladirección considerada para la acción sísmica (Ej. tensores) .Estructuras con un único sistema sismo - resistente (chimeneas, torres y tanques nosustentados por otras construcciones, muros de sostenimiento), o con un componente
que soporta más del 80 % de la acción sísmica en la construcción.
COEFICIENTE DE VINCULACIÓN ( VI)γ
.duvie
γ=
s.e.d.CoC γ
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COEFICIENTE DE ESTRUCTURA ( e)γ
COEFICIENTE DE DUCTILIDAD ( du)γ
. duvie γ=
du = 0,85Estructura muy dúctil: compuesta exclusivamente por pórticos sismo -resistentes de hormigón armado o acerocon nudos. vigas y columnas con gran ductilidad por flexión y cuando se adoptan disposiciones para favorecer laformación de rótulas plásticas en las vigas.
du =1,00
Estructura dúctil: compuesta exclusivamente por:
- Pórticos sismo-resistentes de hormigón armado o de acero o de madera) con nudos, vigas y columnas conductilidad por flexión.-Tabiques sismo-resistentes de hormigón armado acoplados entre sí ;o con columnas por vigas dúctiles.
du =1,15
Estructura semi - dúctil: 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 lesimpiden 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.
du =1,30Estructura con baja ductilidad: Compuesta exclusivamente por:- Muro sismo -resistentes de mampostería de ladrillos o de piedras canteadas o de hormigón simple.- Estructuras de hormigón armado con triangulaciones de rigidización.
du =1,50Estructura semi –frágil: Compuesta exclusivamente por:- Muros sismo-resistentes de mampostería de ladrillo aligerado o de bloques de hormigón.- Sistemas de hormigón armado en estados límite por tensiones de corte (ej. "columna corta").
du =1,80 Estructura frágil: Compuesta exclusivamente por muros sismo-resistentes de la-drillos huecos o de piedra no
canteada asentada con mortero.
X
Y
s.e.d.CoC γ
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COEFICIENTE DE INFLUENCIA DEL TERRENO (s)
Se considera como terreno que transmite el movimiento sísmico a la construcción, al
comprendido en un espesor de 6 m, ubicado inmediatamente bajo el nivel inferior de bases oplateas.
smáx.=0,80
Terrenos tipo 1: Terrenosfirmes: Rocas o gravascompactas.
smáx.=
1,00
Terrenos tipo 2: Terrenos
medios.smáx.=
1,20Terrenos tipo 3: Terrenosblandos: Suelos granulares,arcillosos, limosos.
s.e.d.CoC γ
Para la evaluación de la influencia delterreno en la respuesta de la construcción,se definen tres tipos de terrenos, a los quese asignan los correspondientes valores
del coeficiente de influencia s
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FUERZA SÍSMICA (Fs)
Q.CFs=
s.e.d.CoC γ0,391.1,3)..(11.0,30C
0,301.1)..(11.0,30C
y
x
==
==
p.PGQ +=
G: Carga permanente. Peso propio de loselementos que conforman la estructura.P: Carga accidental o sobrecargap: Coeficiente de participación de sobrecargaaccidental.
?
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P (azotea inaccesible) según CIRSOC 101 = 100 kg /m2 = 0,1t/m2
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CARGA GRAVITATORIA (Q)
p.PGQ+=
G: Carga permanente. Peso propio de loselementos que conforman la estructura.
P: Carga accidental o sobrecargap: Coeficiente de participación de sobrecargaaccidental.
COEFICIENTE DE PARTCIPACIÓN DE SOBRECARGA ACCIDENTAL (p)
p = 0 Para azoteas y techos inaccesibles.
p = 0,25Para locales donde no es usual la aglomeración de personas o cosas (Edificios dedepartamentos u oficinas, hoteles)
p = 0,50Para locales donde es usual la aglomeración de personas o cosas (templos, bibliotecas,archivos, museos, cines, teatros)Para sobrecarga de nieve
p = 1,00 Tanques de agua, silos.
t45,500.0,1t45,50Q=+=
p.PGQ +=
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W4
W3
W2
W1
WT
F s4
F s3
F s2
F s1
V o
La fuerza sísmica calculada, se encuentra aplicadaen el baricentro de la planta a nivel de diafragma.Por esto es necesario ubicar dicho centro degravedad.
Para encontrar G, se aplica el Teorema deVarignon que dice que: “El momento de laresultante es igual a la suma de losmomentos de las fuerzas”.
G (xG ,yG)
ΣAi
dx.ΣAiXG =
ΣAi
dy.ΣAi YG =
El centro de masas es el baricentro de las cargas gravitatorias operantes.
2 – DETERMINACIÓN DEL CENTRO DE GRAVEDAD (G)
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3 - DETERMINACIÓN DE LAS RIGIDECES DE LOSPLANOS VERTICALES
RIGIDEZEs la capacidad de
resistencia de los materialesa la deformación.
RESISTENCIA
Es la capacidad deresistencia de los materiales
a la rotura.
≠
La fuerza sísmica se distribuye en los elementos resistentes, de acuerdo a su rigidez. Ladeterminación de rigideces de los planos verticales sismorresistentes, se realizaráadmitiendo un comportamiento elástico lineal.
LA RIGIDEZ ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA DEFORMACIÓN.
El centro de rigidez es el punto de un nivel o planta en el que aplicando una
fuerza horizontal cualquiera como acción única, sólo produce una traslacióndel nivel.
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