Universidad Nacional De Ingeniera Recinto Universitario Pedro
Arauz Palacios Facultad De Tecnologa De La Construccin Investigacin
Documental De Redaccin Tcnica
Prof.: Tania Rivas Morales
Integrantes: Mara Ins Del Socorro Lpez Medrano Jos Miguel Muoz
Jarqun Conan Jos Gonzales Agilar Luis Enrique Duarte Catn Duvan Jos
Guido Cruz
Grupo: IC-12D
Aula: 1023
Fecha: 30-07-2015
Introduccin.
En la presente investigacin documental llamada ingeniera sismo
resistente aplicada en el edificio Rigoberto Lpez Prez, se abord
sobre la temtica de la estructura de dicho edifico.
Para dicha investigacin se llev a cabo una entrevista al
ingeniero lvaro Jirn; el cual es responsable de la administracin
del edificio Rigoberto Lpez Prez esto permiti un anlisis en la
investigacin documental siguiente: proporcionar la importancia de
la aplicacin de la ingeniera sismo resistente en la creacin del
edificio Rigoberto Lpez Prez.
Es importante saber que en nuestro pas el riesgo de sismos es
muy notable ya que est lleno de un gran cantidad de volcanes, adems
que hay 2 placas tectnicas bajo l, por ello hoy en da se ha tomado
como parte esencial delas obras de ingeniera la prctica de la
ingeniera ssmica o sismo resistente, por lo cual en el presente
trabajo se har nfasis en este tipo de ingeniera, en que consiste,
cuales son los mtodos para aplicarla en la elaboracin de algn
proyecto de edificio entre muchos otros conceptos que nos ayudarn a
comprender mucho ms profundo esta importante rama de la ingeniera
civil.
Tambin se hablar de un ejemplo claro de la aplicacin de esta
ingeniera, el edificio Rigoberto Lpez Prez localizado en la sede
central de la Universidad Nacional de Ingeniera (UNI), este es una
gran obra de ingeniera en la cual se aplic diferentes mtodos de la
ingeniera ssmica los cuales se mencionan en el contenido de este
trabajo.
Tema general
Ingeniera sismo resistente
Tema especifico Aplicacin de la ingeniera sismo resistente en el
edificio Rigoberto Lpez Prez
Objetivo general
Proporcionar la importancia de la aplicacin de la ingeniera
sismo resistente en la creacin del Rigoberto Lpez PrezObjetivo
especifico
Determinar las estrategias sismo resistente en el edificio
Rigoberto Lpez Prez
Detallar los materiales que fueron empleados en la construccin
de dicho edificio
Marco Terico
1. Ingeniera ssmica1.1. DefinicinVillarreal Castro, (2014, p.3)
afirma que la Ingeniera Sismo-Resistente, es parte de la dinmica
estructural, que estudia el comportamiento de las edificaciones
ante la accin ssmica e investiga los mtodos de clculo estructural,
que garantizan su buen comportamiento y seguridad estructural ante
los sismos.
1.2. Objetivo de la ingeniera sismo resistente
Blanco (2012, p. 1) asevera que el objetivo principal del diseo
sismo resistente es salvar vidas y, adicionalmente, minimizar los
daos materiales.
1.3. Sistemas de proteccin
1.3.1. Por resistencia: Segn el reglamento de construccin sismo
resistente (2010, p. 7) la estructura de la edificacin y todas sus
partes deben disearse y construirse para que los materiales
utilizados en la construccin de los elementos y sus conexiones
puedan soportar con seguridad todas las cargas contempladas sin
exceder las resistencias de diseo cuando se mayoran las cargas por
medio de coeficientes de carga, o los esfuerzos admisibles cuando
se utilicen las cargas sin mayorar.
1.3.2. Por ductilidad: La ductilidad es una caracterstica
esencial en el buen comportamiento sismo resistente de cualquier
estructura. La necesidad de contar con ella parte de la metodologa
de diseo usada en la actualidad que confa en la disipacin de energa
por accin inelstica para resistir adecuadamente un terremoto
severo. Un sistema se puede considerar dctil cuando es capaz de
experimentar deformaciones substanciales bajo carga constante, sin
sufrir daos excesivos o prdida de resistencia bajo ciclos repetidos
de carga y descarga. Pozo (1995, p. 5)
1.3.3. Por disipacin: Maldonado,(2010, p.3) Nos dice los
disipadores apuntan a absorber por distintos medios la energa
vibratoria introducida la estructura por el movimiento ssmico. Hay
distintas formas como la fluencia de metales, la friccin, la
disipacin viscosa y visco elstica En las estructuras, los
disipadores son colocados entre dos puntos que sufren una
deformacin relativa, aprovechndola para realizar un trabajo
mecnico. La disipacin de energa en estos sistemas reduce la
acumulacin de la demanda sobre la estructura debido a efectos de
resonancia, protegindola del dao ssmico.
1.3.4. Aislamiento ssmico: Centro Internacional De Ciencias
Mecnicas, (1994, p1). Nos indica que estos dispositivos son
colocados en la base o cimentacin de la estructura, La flexibilidad
y capacidad de absorcin de estos dispositivos les permite absorber
y reflejar parcialmente la energa del sismo antes de su transmisin
a la estructura. Con ello se reduce la demanda de disipacin de la
energa en la estructura aumentando su tiempo de vida til.
1.3.5. Elementos de disipacin pasiva: Los dispositivos de este
tipo son usados tanto para solicitaciones ssmicas como para cargas
de vientos. Introducen el concepto de disipacin de energa asociado
al de amortiguacin suplementaria. Se incorporan a las estructuras
con la finalidad de absorber o consumir una porcin de la energa de
ingreso. Estos dispositivos reducen la demanda de disipacin de
energa en los principales componentes de la estructura y minimizan
los posibles daos estructurales. dem
1.3.6. Elementos de disipacin activa: Estos elementos se dispone
de un rea de proteccin estructural y de un suministro externo de
energa. El movimiento de la estructura es controlado o modificado.
dem1.4. Efectos secundarios durante y despus de los sismos.
Medina (2005,p.7-8) plantea los siguientes tanto ambientales
como no ambientales.
1.4.1. Maremotos o tsunamis: Son olas gigantes ocasionadas por
un sismo que al entrar en contacto con las costas produce grandes
daos en estructuras y prdidas humanas.
1.4.2. Incendios y conflagraciones: El incendio es un efecto
secundario que se enfrenta despus de un terremoto ocasionado por
volcamiento de cocinas de gas encendidas, calentadores y
cortocircuitos a consecuencia de la cada del tendido elctrico. Que
si no se trata a tiempo se puede dar lugar a una conflagracin
(incendio que se extiende de una forma descontrolada).
1.4.3. Avalanchas y deslizamientos: Son desprendimientos de
masas de tierra en montaas y elevaciones de tierra, provocado por
sacudidas del terreno que como consecuencia puede arrasar campos,
edificaciones y sepultar personas.
1.4.4. Asentamiento: Es la compactacin en el terreno de material
granular como efecto de la vibracin de un sismo del terreno.
Ocasionando a si el colapso en un edificio u obras de Ingeniera,
tambin otro efecto de la compactacin por sismo.
1.4.5. Licuefaccin: Es un fenmeno que consiste en la compactacin
de suelos granulares saturados poco densos causado por la vibracin,
se manifiesta en forma de volcanes de lodo en la superficie
generando condiciones similares a la arena movediza que como
consecuencia ocasiona grandes daos a edificaciones y obras civiles
durante un movimiento telrico.
1.5. Variables para el control de la repuesta estructural.
1.5.1. Fuerza de inercia: Es la generada por el movimiento
ssmico del suelo que se transmite a los edificios apoyados sobre el
terreno debido a que la base del edificio tiende a seguir el
movimiento del suelo y la masa del edificio que por inercia se
opone a ser desplazada dinmicamente y seguir el movimiento de su
base. El clculo de dicha fuerza segn Newton est dada por la
multiplicacin de masa (vivas y muertas) por la aceleracin (ondas
ssmicas).
1.5.2. Periodo y resonancia: Es el tiempo en que tarda un objeto
en cumplir un ciclo cuando vibra. Cuyo calculo est dado por T= 2
M/K donde T= Periodo, M= masa y K= rigidez del sistema.
1.5.3. Amortiguamiento: Es una caracterstica estructural que
influye en la respuesta ssmica porque decrece el movimiento
oscilatorio se hace con el objetivo de disipar la energa ssmica. La
magnitud de la disminucin de estos efectos son difcil de
cuantificar con precisin, por ello los reglamentos indican
aproximadamente un amortiguamiento igual al 5% del crtico
1.5.4. Ductilidad: Se refiere a la capacidad de un sistema
estructural de sufrir deformaciones considerables bajo una carga
aproximadamente constante sin padecer daos excesivos. La ductilidad
se define como el cociente entre el mximo desplazamiento (p) y el
desplazamiento decadencia (y). = p/y.
1.5.5. Resistencia y rigidez: Son los dos aspectos ms
importantes del diseo ssmico. La resistencia es el parmetro de
diseo donde se busca que las dimensiones de los elementos
garanticen la integridad de la estructura sometida a todas las
combinaciones de carga posibles y la rigidez relaciona la
deformacin de la estructura con las cargas aplicadas. La rigidez
lateral se refiere a la deflexin horizontal de piso a piso y
previene as que la estructura se salga del alineamiento vertical ms
all de una cantidad dada.
As lo afirma op.cit(pp.9-11) en la ingeniera sismo resistente se
encuentran varias variables para el control de una respuesta
estructural.1.6. Propiedades de los sistemas estructurales
Los sistemas estructurales son de gran importancia ya que
conforma o son requisitos bsicos para el desarrollo de una
construccin, Medina(2005,pp.13-14) clasifica las propiedades de los
sistemas estructurales.
1.6.1. Sistemas resistentes
La seleccin de un sistema estructural est determinada por muchos
factores, estos son lo que determinan la rigidez del edificio y su
distribucin en planta incide en la ubicacin del centro de rigidez.
En los prrafos siguientes se ilustran las caractersticas de cada
uno de los sistemas estructurales alternativos.
1.6.2. Prticos
Es un sistema estructural que puede resistir, por lo general,
las fuerzas ssmicas; la ventaja principal que posee es su fcil
diseo y construccin para resistir grandes demandas de ductilidad,
as como la flexibilidad para la distribucin de los espacios
internos. Sin embargo, su eficiencia, basada en la resistencia a
flexin de vigas y columnas es baja a menos que las secciones
transversales de los elementos sean extraordinariamente
grandes.
1.6.3. Prtico con arriostramiento
El prtico rigidizado o arriostrado con elementos diagonales o
muros de rigidez permite aumentar la capacidad lateral sin un costo
excesivo. Mediante la acertada distribucin de elementos
rigidizantes se puede mantener la ventaja de la estructura a base
prticos (distribucin de espacios internos y ductilidad), a la vez
que la resistencia lateral se ve aumentada. Consideraciones
econmicas y arquitectnicas pueden impedir el uso de estos elementos
en algunos casos y en otros pueden presentar desventajas tcnicas
importantes, ya que en estos sistemas se requiere evitar
concentraciones de rigidez en un pequeo nmero de elementos.
1.6.4. Muros resistentes al cortante
Tambin denominado muro de cortante, es un sistema que posee una
gran rigidez y resistencia para los desplazamientos laterales, las
proporciones de los muros son de tal forma que domina la falla por
corte sobre la de flexin. Asimismo, posee poca flexibilidad para la
distribucin de espacios internos debido a los requisitos del
sistema.
1.6.5. Diafragma
Medina (2005,p.14).cita a (Arnold y Reitherman, 1991; Bazn y
Meli, 2001; Park y Paulay, 1983; Rosenblueth, 1991) nos dice que el
sistema se refiere a los elementos horizontales de la edificacin
(pisos y techos) que trasladan las fuerzas laterales a los sistemas
resistentes verticales (muros resistentes al cortante, prticos o
prticos con arriostramiento). Los diafragmas deben ser
infinitamente rgidos para cumplir con la funcin de trasladar las
fuerzas laterales a los sistemas resistentes. Tambin pueden actuar
con una rigidez muy baja (diafragmas flexibles), tal como los
sistemas de pisos formados por vigas en una direccin y una losa de
lmina delgada. Dicha alternativa no distribuye las fuerzas
laterales de manera proporcional a la rigidez del sistema vertical,
adems existe la posibilidad de ceder ante el empuje generado por el
sistema vertical resistente, por lo que invalidan las hiptesis del
anlisis ssmico y requieren de un estudio especial.
En los diseos de diafragmas pueden incluirse consideraciones
para separaciones o juntas que permitan la ocurrencia de las
deformaciones no estructurales computadas, sin la imposicin de
fuerzas cortantes sobre el diafragma. Tambin es necesario, cuando
se proporcionan juntas, incorporar en el diseo otras caractersticas
aparte de aqullas que estn involucradas directamente en la
resistencia ssmica. Este es el caso de la impermeabilidad al
ambiente de las losas exteriores, la resistencia al fuego y el
aislamiento acstico de los muros interiores.
1.7. Elementos no estructurales
Medina (2005,p.14) cita a Rosenblueth, 1991, nos dice que el
diseo de los elementos no estructurales se debe basar en los
siguientes criterios:
Seguridad de la vida: Las fallas no deben ocasionar prdidas en
vidas humanas ni entorpecer la evacuacin del edificio.
Daos materiales: Busca disminuir los costos que acarrean las
reparaciones de los elementos no estructurales que en algunos casos
se aproxima al costo original del edificio.
Continuidad de operacin: Es conveniente que un edificio o una
zona particular dentro de la estructura, contine operando durante y
despus de un evento ssmico. Por ejemplo un hospital o centros de
emergencias que debe seguir operando de manera normal especialmente
despus de un sismo. Estos criterios son usados para tomar disear
los siguientes aspectos: Conexiones, anclajes y detalles.
dem. Los elementos no estructurales deben conectarse a la
estructura, pero este proceso debe ser cuidadoso, ya que las
caractersticas de la conexin afectan directamente la magnitud de
las fuerzas trasmitidas al elemento, y la interaccin que pudiera
ocurrir debido a la deformacin ssmica de entrepiso.
Efectos de interaccin entre elementos no estructurales
La deformacin de entrepiso permitida para el sistema
estructural, puede resultar en fuerzas que actan sobre muros y
divisiones no estructurales que estn apretadamente colocados entre
elementos estructurales. En este caso, los muros actuarn como
elementos resistentes y funcionarn como un muro de cortante hasta
su falla. Para evitar estas cargas sobre los muros no
estructurales, estos deben estar separados en la parte superior o
en la inferior y en los costados, para permitir que ocurra la
deformacin de entrepiso calculada sin que el muro participe en el
movimiento. Alternativamente, los muros pueden hacerse desalineados
en relacin con las columnas, de manera que solamente sea necesario
separar de la estructura la parte superior o interior de stos.
2. Caractersticas de los sismos
2.1. Sismicidad en el mundoBrazan y Meli, 2001 cita a
(wakabayashi y Martnez 1998). Ellos nos indican que las zonas donde
se originan los sismos se encuentran en las fallas y zonas de
subduccin.Los estudios geolgicos y la historia de actividad ssmica
permiten identificar las zonas donde existen fallas tectnicas.A
nivel mundial las siguientes reas estn sujetas a sismos, dado que
cerca de ellas se ubican fallas con gran actividad:La zona ssmica
Circumpacfica, incluyendo el lado del Pacfico del Sur, Centro y
Norteamrica, las Islas Aleutianas, la Pennsula de Kamchatka, Japn,
Indonesia y NuevaZelanda.
La zona ssmica Euroasiana, la que se extiende del Sureste de
Asia, cruzando el Medio Oriente, hasta el Mar Mediterrneo.
La cordillera Mezocanica ubicada en el fondo del Ocano
Atlntico.Parte de China, El Medio Oriente.2.2. Sismicidad en centro
amricaLavell (sd) reporta que, Centro amrica es altamente
vulnerable al impacto de los temblores ya que se encuentra en medio
de los lmites de placas tectnicas, la del caribe, norte amrica y
Mesoamrica que bordean la regin y una zona de esfuerzos
comprensivos.Un recuento de los terremotos de la regin des de 1900
hasta el presente indica que ha habido 52 del tipo destructivo con
magnitudes entre 5.0 y 6.9 en escala de Richter, que han ocurrido
principal mente en la faja volcnica y 51 ms con magnitudes
superiores a 7.0
Principales sismos en centro Amrica.DesastreAoDamnificados o
desaparecidos
Terremoto de Guatemala19762.5 millones
Terremoto de Nicaragua1972300000
Terremoto de el salvador1986520000
Terremoto de el salvador20011.6 millones
Terremoto de limn-Bocas de toro199114500
2.3. Escalas para medir las magnitudes de los sismosSon
herramientas para medir el impacto de un sismo sobre determinado
territorio y sus habitantes, las ms utilizadas son la Escala de
Mercalli y la de Richter. En 1979 se introdujo un nuevo sistema
para medir la intensidad de los terremotos: la escala sismolgica de
magnitud del momento. Fue desarrollada por los cientficos Thomas C.
Hanks y HirooKanamori los cuales clasifica los sismos en funcin de
la cantidad de energa que liberan.Escala Richter.La escala de
Magnitudes de Richter est diseada en funcin de calcular la energa
liberada por el sismo en la fuente.Escala Mercalli (Escala de
Intensidades)Esta escala tiene 12 grados, desde un temblor
nicamente detectado por instrumentos hasta la destruccin total. 3.
Ingeniera ssmica aplicada al edificio ``Rigoberto Lpez Prez
3.1. Historia del edificoLargaespada (2013). Asevera que la
infraestructura est valorada en US$16 millones, de los que US$12.8
millones fueron financiados por el Banco de la Produccin, Banpro,
este edificio tiene un rea de construccin de 15,000 metros
cuadrados y ser de los ms modernos edificios en toda Nicaragua,
segn el diseador arquitectnico de la obra, Luis Chvez, quien tambin
es Decano de la Facultad de Arquitectura, de la UNI.El ingeniero
encargado de la parte estructural del edificio, Maurilio Reyes,
declar que por su originalidad y el uso de materiales de ltima
tecnologa, se utiliz un sistema de marco estructural de acero, con
un mtodo sismo lateral resistente, que supera a todas las
edificaciones actuales en Nicaragua.El rector del recinto acadmico
que este ao cumpli 30 aos de fundacin, detall que la ejecucin de la
obra no fue tarea fcil, ya que no contaban con la capacidad
econmica para realizar una infraestructura de tal magnitud.Coment
que cada ao la UNI recibe un presupuesto estatal de US$2 millones
para gastos de inversiones, con los cuales desde 2003 hasta 2009
lograron ahorrar tan solo una mnima parte del costo del nuevo
edificio.
Diseo metodolgicoLa presente investigacin documental se llev a
cabo la tcnica de entrevista la cual se entrevist al ingeniero
lvaro Jirn; responsable del edificio Rigoberto Lpez Prez. Para
conseguir resultados satisfactorios se realizaron preguntas
abiertas que da ms juego a la entrevista.A continuacin las
preguntas realizadas al ingeniero lvaro Jirn:Qu materiales fueron
utilizados en la construccin del edifico?La falla de tiscapa pasa
por el edifico?Cul es la mayor magnitud de sismos que puede
resistir el edificio?
DesarrolloSe aplic el instrumento de la entrevista dicho con
anterioridad la cual estaba compuestas por dos preguntas claves que
se basaban en el diseo y la ingeniera sismo resistente que posee
dicho edificio catalogado como uno de los edificios mas modernos
del pas.A continuacin los resultados obtenidos:Qu materiales fueron
utilizados en la construccin del edifico?El edificio Rigoberto Lpez
Prez tiene un grado de compactacin de suelo de un 90% con 2 metros
de espesor ms 1 metro de concreto, con respecto a las varillas de
metal utilizadas fueron de una pulgada, luego de esto se
atornillaron las vigas (H) que fueron hechas en Mxico y son la
parte estructural ms grande que tiene el edificio y las ms
importante. Las paredes son monolticas tienen alrededor de 40
centmetros de grosor y las varillas de hierro utilizadas fueron de
pulgada, en la parte superior el cerramiento fue hecho de covintex
con un grosor de 12 centmetros y forrada por lminas de alponic las
cuales no son necesarias pintarlas.Aqu el ingeniero nos indic una
parte de los materiales utilizados en el edificio y algunos mtodos
sismo resistente que se aplicaron en el mismo.
La falla de tiscapa pasa por el edifico?dem. Edificio se
encuentra a unos 350mts de la falla de tiscapa, esta falla est
ubicada hacia al oeste del edificio.
Cul es la mayor magnitud de sismos que puede resistir el
edificio?dem. Segn el ingeniero Maurilio Reyes el edificio
Rigoberto Lpez Prez est capacitado para resistir un sismo de
magnitud 11 en la escala de Richter, de hecho los sismos de 5.0 y
6.0 difcilmente son perceptibles.Al encontrarse en el 5to piso del
edificio podemos observar que a pesar de la altura no se percibe
inestabilidad en dicho edifico. Si se hace una comparacin de
resistencia con otros edificios como el centro comercial se nota
inmediatamente la diferencia de resistencias.
Conclusin
En conclusin la ingeniera ssmica es la encarga del estudio de
las estructuras y edificios ante una carga ssmica. Sus objetivos
principales son salvar vidas humanas y minimizar los daos en las
estructuras.
Los sistemas de proteccin utilizados en la ingeniera ssmica
tenemos: resistencia, Por ductilidad es el sistema que de
experimentar deformaciones bajo carga constante, sin sufrir daos
excesivos o prdida de resistencia bajo ciclos repetidos de carga y
descarga., disipacin, Aislamiento ssmico, Elementos de disipacin
pasiva, elementos de disipacin activa.
Cabe destacar que en Nicaragua por ser un pas con un alto ndice
de movimientos telricos es indispensable para la seguridad de la
poblacin utilizar esta rama de la ingeniera en todas las
construcciones de grandes magnitudes ya que de lo contrario en
presencia de un sismo estos edificios se destruiran provocando la
muerte de muchas personas.
Anexos