Filosofa, Criterios y Normativa aplicada en el Diseo de Edificios

Juan Music TE-mail: jmusic@ucn.cl

DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVILUNIVERSIDAD CATLICA DEL NORTEUNIVERSIDAD CATLICA DEL NORTE

Antofagasta, Chile, Octubre del 2012

1) Etapas de un proyecto de Edificio

- Se presentara en forma resumida las principales etapas para materializar un proyecto de edificio en zonas urbanas

- Se explican los roles y responsabilidades que tienen los distintos profesionales que intervienen en el proyectoprofesionales que intervienen en el proyecto

- Los aspectos jurdicos y su correcta interpretacin queda fuera de p j y p qlos objetivos y alcance de esta exposicin

D t i t t- Documentos importantes: . Ley General de Urbanismo y Construcciones Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones. Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones

. Ley 19748 Establece la obligatoriedad a revisar el proyecto de clculo estructural www.restructural.cl

Juan Music

M dInmobiliaria

Empresa ConstructoraMandante p esa Co st ucto aEmpresa Publica o Privada

Particular

Arquitecto- Desarrollo del Proyecto de

Arquitectura segnArquitecto Arquitectura segn requerimientos del mandante y respetando plan regulador y O G U C

Ingeniero Estructural

O.G.U.C- Instalaciones: agua, telfono

electricidad, alcantarillado, gas, ,cable, etc.

Mecnico de Suelos

Revisor

,cable, etc.

Proyecto Clculo

Estructural Proyecto yFinal

Juan Music

ArquitecturaIngeniera Estructural

Proyecto Final

gInstalaciones

Memoria de ClculoEspecificaciones TcnicasProyecto FinalRevisin Independiente

Presentacin a O

Revisor Arquitectura

D.O.M para Permiso de Construccin

Presentacin a D.O.M para Permiso de ConstruccinPermiso de Construccin

Obtencin del Permiso de Construccin

Juan Music

Obtencin del Permiso de ConstruccinConstruccin

Ejecucin de la Construccin y su inspeccin especializada (control

de calidad)

Recepcin final de la obra por parte de la D.O.M

Mantenimiento del edificio durante toda su vida til

Juan Music

2) Normativa Ssmica en Chile

Actualmente existen en nuestro pas tres normas ssmicas. Estas son:

- Decreto 61-2011 y Norma NCh 433 Of96 Mod 2009 Diseo- Decreto 61-2011 y Norma NCh 433 Of96 Mod 2009 Diseo Ssmico de Edificios

- Norma NCh 2369 Of2003 Diseo ssmico de estructuras e instalaciones industriales

- Norma NCh 2745 Of2003 Anlisis y diseo de edificios con aislacin ssmica

Juan Music

3) Decreto 61 y Norma NCh 433 Of 96 Mod 2009

Principios

Esta norma, aplicada en conjunto con las normas de diseo especficaspara cada material, est orientada a lograr estructuras que:

i) Resistan sin daos movimientos ssmicos de intensidad moderadaii) Limiten los daos en elementos no estructurales durante sismos de

mediana intensidadmediana intensidadiii) Aunque presenten daos, eviten el colapso durante sismos de

intensidad excepcionalmente severo

La conformidad con las disposiciones de estas normas no asegura, en todos los casos, el cumplimiento de los objetivos antes mencionados.

Algunas normas de diseo que se deben aplicar en Chile- Hormign Armado: Decreto 60 -2011 con ACI 318-2008g- Acero: AISC y AISI (americanas)

Juan Music

FILOSOFIA IMPLICITA

Reglamento que fija exigencias mnimas Proteccin Ssmica Global

Sismo moderadoSismo moderado- comportamiento linealmente elstico- ausencia de daos estructurales

Sismo fuerte- incursin moderada en el rango plstico- deformaciones remanentes mnimasdeformaciones remanentes mnimas- fisuras o grietas menores- estructura recuperable

Sismo severo- incursin franca en el rango plstico- deformaciones remanentes importantesp- grietas de consideracin- reparacin incierta- ausencia de colapso

Juan Music

Factores que influyen en las solicitaciones ssmicas de diseo

a) Zonificacin Ssmica

Zona 1 Ao = 0.2g

Zona 2 Ao = 0.3g

Zona 3 Ao = 0.4g

Conclusin:

- Para un mismo edificio y tipo de suelo de fundacin las fuerzas ssmicas de diseo a considerar en Antofagasta son gmayores que en Calama (33% mayor) Juan Music

b) Efecto del suelo de fundacin. Tipos de suelos

El tipo de s elo no slo afecta en la determinacin de parmetros de la- El tipo de suelo no slo afecta en la determinacin de parmetros de lanorma que sirve para estimar la accin ssmica sino que es fundamentalpara evitar fallas de las estructuras (ejemplo: licuefaccin)E i t t h t di d i d l d t d l t- Es importante hacer un estudio de mecnica de suelos de todo el sectordonde se edificar y no slo de una parte de este y suponer que es lomismo para todo.L i d l d b li d i li- La mecnica de suelos debe ser realizada por un especialista

Juan Music

c) Clasificacin de edificio (I= Coeficiente relativo a la importancia, uso y riesgo de falla del edificio)

Tipo I: (I=0,6) Ejemplo: construcciones aisladas o provisorias no destinadas a habitacinTipo II: (I=1,0) Ejemplo: edificios destinados a la habitacin privada o al uso pblico que no pertenecen a las Categoras de Ocupacin I, III y IVTipo III: (I=1 2) Ejemplo: bibliotecas museos y aquellos donde existeTipo III: (I 1,2) Ejemplo: bibliotecas, museos y aquellos donde existe aglomeracin de personasTipo IV: (I=1,2) Ejemplo: edificios gubernamentales, hospitales, de servicio pblicopblico

d) Sistema estructural y material estructural (Factor de modificacin de resp esta R o Ro)respuesta R o Ro)

EjemplosPrticos de hormign armado (R=7, Ro=11)Muros y sistemas arriostrados de hormign armado (R=7, Ro=11)Muros Albailera confinada (R=4, Ro=4)

Juan Music

Mtodos de anlisis ssmico

La norma establece dos mtodos:- Mtodo Esttico (se puede aplicar a ciertos casos)- Mtodo dinmico de superposicin modal espectral (se puede aplicar siempre)

a) Mtodo Esttico: Corte Basal Qo= C* I* P C= coeficiente ssmico y P= Peso Ssmico (Cargas permanentes + % de Sobrecarga)

C = ((2.75*S*Ao)/(g*R))*(T/T*)nA = aceleracin efectiva del sueloAo = aceleracin efectiva del sueloS,n, T = parmetros dependientes del sueloT* = perodo del modo con mayor masa traslacional equivalente en la

di i d li idireccin de anlisis(Ao * S)/(6*g) C Cmx

Conclusin: Para un mismo edificio y una misma zona ssmica las fuerzas a considerar son mayor mientras el suelo es de menor calidad Es decir por ejemplo en arena se deben considerarcalidad. Es decir, por ejemplo, en arena se deben considerar mayores fuerzas ssmicas que en roca.

Juan Music

b) Mtodo dinmico de superposicin modal espectral

Espectro de diseo: Sa = (S*Ao* ) /(R*/I) = Sae / (R*/I)

Sae = Espectro Elstico para razn de amortiguamiento = 0,05Sae Espectro Elstico para razn de amortiguamiento 0,05I = coeficiente de importancia del edificio

Ao= es la aceleracin efectiva mxima de la zona ssmica correspondiente = es el factor de amplificacin de Ao para obtener el espectro de diseo = es el factor de amplificacin de Ao para obtener el espectro de diseo

a nivel de respuesta elsticaR* = Factor de reduccin del espectro- Los valores de A que determinan el nivel de intensidad del espectro- Los valores de Ao que determinan el nivel de intensidad del espectro

de diseo, se han fijado para un sismo severo con baja probabilidad, 5% a 10% de ser excedido durante la vida til de los edificios.

- Este espectro elstico se reduce por el factor R*/I para considerar la capacidad de absorcin y disipacin de energa del sistema estructural (ductilidad), as como tambin la sobreresistencia con que usualmente se construyen los edificios chilenos.

(I*S*A *P)/(6g)/Q (I*C * P)(I S Ao P)/(6g)/Qbasal (I Cmx P)Juan Music

Juan Music

Deformaciones Ssmicas segn normativa

Condicin 1: Control de deformaciones relativas de centros de masa

pisoiCMiCM h 002.01 Condicin 2: Control de deformaciones relativas en cualquier punto de la plantaCondicin 2: Control de deformaciones relativas en cualquier punto de la planta

pisoiCMiCMiPTOiPTO h 001.011 ii 1 pisoCMA h 001.0Si

Estados de cargas para su verificacin: CP + SC SismoSismo = Con y sin torsin accidental (se muestran las

CP= carga permanenteSC= Sobrecarga

combinaciones a usar, en TD es torsin accidental

Juan Music

Juan Music

Espectro de Desplazamiento Elstico

Juan Music

Comentario:- Los valores de Ro (dados en la norma) son mayores que los que

deberan usarse por el concepto de ductilidad ya que reflejandeberan usarse por el concepto de ductilidad, ya que reflejantambin la sobreresistencia habitual con que se construyen algunostipos de edificios chilenos, tpicamente, los construidos con murosde hormign armadode hormign armado.

- Los valores de Ro se han establecidos de acuerdo a la experienciafrecogida del comportamiento de los edificios chilenos durante los

sismos pasados, particularmente, el ocurrido el 3 de Marzo de 1985,de modo que dejaran de ser vlidos si la mencionada

b i t i d j d t t l difi isobreresistencia dejara de estar presente en los edificiosmencionados.

- Debe notarse que en Chile, se puede estimar en 0,05g a 0,15g laaceleracin mxima de sismos moderados de ocurrenciarelativamente frecuente; en cambio un sismo con aceleracionesmximas superiores a 0,30g corresponde a un evento designificativa severidad o intensidad.

Juan Music

4) Como se disean los edificios y cuando se producen daos?producen daos?

Se tratara de dar respuesta a las siguientes preguntas:

Cmo se disean los edificios?

Qu factor de seguridad tienen los edificios?

Por qu no se disea un edificio para que no tenga ningn dao ante unPor qu no se disea un edificio para que no tenga ningn dao ante unsismo severo?

Cundo y por que se producen daos en los edificios?Cundo y por que se producen daos en los edificios?

Cul es la tendencia futura en el diseo de edificios?

Juan Music

a) Condiciones que debe cumplir el diseo de un edificio

Se debe proporcionar al edificio- Resistencia- Rigidez- Durabilidad- Ductilidad (Capacidad de absorcin y disipacin de energa)

Muro 4

3060Todos los Muros tienen Rigidez K

Conceptos importantes:

Muro 6 Muro 5

Muro 1 Muro 2Dos edificios de 1 piso iguales. Cul

t t i 30

6 mt

Muro 3

6 mt

6060estructuracin es incorrecta?

Edificio BEdificio A

0510005,1

KK

K

0510005,1

KK

K

Edificio B no tiene rigidez

2300

05,10

prKKK

00005,10 KK torsional

Juan Music

b) Conceptualizacin del comportamiento de un edificio durante un sismob) Conceptualizacin del comportamiento de un edificio durante un sismo

- El edificio frente a un sismo severo va a incursionar en el rango no lineal,por lo tanto se producirn daos.

- Se presenta a continuacin un diagrama corte basal versusdesplazamiento de techo, provenientes de un anlisis elstico lineal y nolineal esttico (tipo Pushover) con el fin de comprender los principaleslineal esttico (tipo Pushover), con el fin de comprender los principalesfactores que intervienen en la determinacin del factor de modificacinde la respuesta R*

- Lo anterior permite comprender conceptualmente los supuestos que hayen un anlisis normativo de un edificio frente a cargas ssmicas.

Juan Music

Anlisis Esttico no Lineal (Pushover)Anlisis Esttico no Lineal (Pushover)

Es una tcnica simple y eficiente para estudiar la capacidad de unaEs una tcnica simple y eficiente para estudiar la capacidad de unaestructura bajo una distribucin esperada de fuerzas laterales que seincrementan montonamente hasta que la estructura alcanza sucapacidad mxima.

. . Definir relacin fuerza deformacin . Crear y aplicar patrn de carga lateral.

capacidad mxima.

VoDt

Crear curva Corte basal desplazamiento de techo.

DtVoJuan Music

Q Anlisis lineal

Qe

elstico

Curva obtenida de anlisis no lineal esttico, tipo Pushover

DQnl

D

QB

C

Q1era rtula

Qdiseo QA

d 1era rtula e nl

O

Fig: Corte basal versus Desplazamiento de techoJuan Music

Composicin del factor R* : Se desglosa en 3 factores

R* = FSRE * FIRNL* FDED = Qbasal (Mximo anlisis lineal) / Qbasal(Espectral Reducido)

R* = Qe / Qdiseo

En que:

F = Factor de sobre resistencia elsticaFSRE = Factor de sobre resistencia elstica

= Qbasal (1era Rtula Plstica ) / Qbasal (Espectral Reducido) = Q1era rtula / Qdiseo

FIRNL = Factor de Incursin en el rango no lineal

= Qbasal (Mximo Anlisis No Lineal) / Qbasal (1era Rtula Plstica ) = Qnl / Q1era rtula Qbasal (Mximo Anlisis No Lineal) / Qbasal (1 Rtula Plstica ) Qnl / Q1era rtula

FDED = Factor de diferencia entre desempeo elstico e inelstico

= Qbasal (Mximo Anlisis Lineal) / Qbasal (Mximo Anlisis No Lineal) = Qe / Qnl

= Ductilidad global = Techo Mx (Anlisis No Lineal) / Techo Mx(1era Rtula Plstica )= nl / 1era rtula

Juan Music

Comentarios:

-Para que no existan daos en un edificio debera disearse con un corte basal igual a Qelstico

-El Edificio se disea con Qdiseo

-Segn norma chilena Qdiseo = Qelstico / R* , cumplindose lo sealado

anteriormente que este corte debe ser que un mnimo establecido en ella.

-El edificio conceptualmente es capaz de resistir Qnl

-De estudios realizados en edificios chilenos de hormign armado, se estima:

Qnl = ( 1,9 a 3,0 ) * Qdiseo

Juan Music

Interpretacin de la filosofa de la norma chilena en base a curva corte basal- desplazamiento de techo

- Frente a sismos de intensidad moderada (sismos frecuentes)Comportamiento elstico Q en tramo OB

- Frente a sismos de mediana intensidad

Q en tramo OB o BC. Elementos estructurales sin dao o daos menores Q en tramo OB o BC

. Elementos no estructurales con dao Q en tramo BD

-Frente a sismos extremadamente severos

Ej: Valdivia 1960, Valparaso 1985 y Maule

Elementos estructurales y no estructurales con daos pero edificio no sufre colapsoj p y

2010edificio no sufre colapso parcial o total.

Q en tramo BDConclusin: Para lograr todo lo sealado se requiere:-Adoptar una buena estructuracin-Realizar un adecuado diseo

Para lograr la ductilidad necesaria

-Hacer un buen detallamiento de las armadurasJuan Music

Anlisis de un edificio

0

/

8

0

0

/

8

0

VI 20/80

0

/

8

0

0

/

8

0 VI 20/80I

457 123 308 340 360 340 308 123 457

1 2 4 5 7 8 10 11 13 14

004 e=13005

e=13003

e

=

2

0

c

m

e

=

2

0

c

m

e

=

2

0

c

m

e

=

2

0

c

m

M.H.A e=20 cm M.H.A e=20 cmM.H.A e=20 cmM.H.A e=20 cmH

5

1

8

G1

H

3

9

7

9

V

I

2

0

V

I

2

0

V

I

2

0

V

I

2

0

M.H.A e=20 cm

e=13001

e=13002

2

0

2

e=13004

e=13007

e=13006

.

A

e

=

2

0

c

m

M

.

H

.

A

e

M

.

H

.

A

M

.

H

.

A

M

.

H

.

A

e

.

A

e

=

2

0

c

m

M.H.A e=20 cm

M.H.A e=20 cmM.H.A e=20 cmG

3

3

1

F

G

2

0

1

1

1

4

3

319 199 199 319

Y

e=13009

e=13008

VI 20/80

VN 20/35

M

.

H

.

M

.

H

.

2

0

c

m

=

2

0

c

m

M.H.A e=20 cmM.H.A e=20 cm

M.H.A e=20 cm M.H.A e=20 cm M.H.A e=20 cmM.H.A e=20 cm

C

D

E

2

0

0

1

5

0

C

D

E

1

5

0

2

0

0

2

2

362 671 671

X

Y

e=13011

e=13010 M

.

H

.

A

e

=

2

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

M

.

H

.

A

e

=

M.H.A e=20 cmM.H.A e=20 cm

M.H.A e=20 cm M.H.A e=20 cm

M.H.A e=20 cm

A

B

C

3

4

9

7

0

A

B

C

7

0

3

4

9

A1

249 549

5

0

9

5

7

9

249549

14129631

540668400668540

Planta estructural subterrneoJuan Music

14131110875421

457123308340360340308123457

V

I

2

0

/

8

0

VI 20/80

V

I

2

0

/

8

0

COL50/52 VI 20/80

COL50/52

VI 20/115

V

I

2

0

/

8

0

VI 20/80

V

I

2

0

/

8

0

COL50/52VI 20/80

COL50/52

HH

9

2

0

2

I

2

0

2

I

e=1303

e=1302e=13

01

M.H.Ae=20 cm

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

50/52 VI 20/80

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

V

I

2

0

/

8

0

V

I

2

0

/

8

0

M.H.Ae=20 cm

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

VI 20/11550/52VI 20/80

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

5

1

8

G14

3

9

7

9

1

4

0

2

8

8

9

0

1

4

0

9

0

2

8

8

138 85 138

e=1305

e=1304 V

I

2

0

/

8

0

M.H.A e=20 cm

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

VI 20/80M.H.A e=20 cm

M.H.A e=20 cm

V

I

2

0

/

8

0

M

.

H

.

A

e

=

2

0

c

m

VI 20/80E

G

3

3

1

0

E

F

G

0

2

2

0

1

1

1

6716711

9

6

1

9

6

418 100 418100

e=1309

e=1307

e=1306

e=1308

V

I

2

0

/

8

0

M.H.A e=20 cm

.

A

e

=

2

0

c

m

VN 20/35

A

e

=

2

0

c

m

M.H.A e=20 cm

V

I

2

0

/

8

0

C

D

2

0

0

1

5

0

3

4

9

C

D

3

4

9

1

5

0

2

0

0

249 549 249549

e 3e=13

M.H.A e=20 cm

VI 20/150

VI 20/80

M.H.Ae=20 cm

M

.

H

.

VI 20/135

M

.

H

.

A

M.H.Ae=20 cm

VI 20/80

VI 20/150

M.H.A e=20 cmA

B

3

7

0

540668400668540

A

B

7

0

3

A1

2

5

9

460

80 269 139 136 44 44 136 139 269 80

460

2

5

9

14129631

Planta estructural piso tipo (2 al 14)Planta estructural piso tipo (2 al 14 )

Juan Music

UbicacinCentrodemasayCentroderigidezAzul = MHA

Juan Music

Edificio Modelado

Juan Music

Valores de Qe, Qdiseo, R* , edificio de 15 pisos ms 1 subterrneo ubicado en Antofagasta

A N A L I S I S S I S M I C O E D I F I C I O : FECHA: 12-10-12Edifio en Antofagasta

Celdas modif icables

ZONA SISMICA 3 SUELO TIPO A R = 7ACELERACION EFECT. [Ao/g] 0,4 S = 0,90 Ro = 11CATEGORIA DEL EDIFICIO II To [s] = 0,15COEFICIENTE DE IMPORTANCIA 1 0 T' [s] = 0 20COEFICIENTE DE IMPORTANCIA 1,0 T [s] = 0,20

n = 1,00p = 2,0

Modo T (seg) Direcc. % Particip R* Nro. Niveles 15+11 0,811 Y 68% 10,140 H total (mts.)2 0 770 Z 31% 10 059 Mx elast2 0,770 Z 31% 10,059 Mx elast3 0,552 X 38% 9,468 My elast

Caso : R*= 1.0 Caso : R* = Caso: % Qbasal minimo= 6,0% Caso: % Qbasal mximo= 12,6%Nivel Masa [T-s2/m] Peso [T] Q elast. [T] %Peso Qelast / R* [T] %Peso 1 / R* Qmin [T] %Peso 1 / R* Qmax [T] %P 1 / R*B l 540 5 299 1 375 25 9% 145 2 7% 0 106 318 6 0% 0 231 668 12 6% 0 486

S I S M O X9,468

Basal 540 5.299 1.375 25,9% 145 2,7% 0,106 318 6,0% 0,231 668 12,6% 0,486

Caso : R*= 1.0 Caso : R* = Caso: % Qbasal minimo= 6,0% Caso: % Qbasal mximo= 12,6%Nivel Masa [T-s2/m] Peso [T] Q elast. [T] %Peso Qelast / R* [T] %Peso 1 / R* Qmin [T] %Peso 1 / R* Qmax [T] %P 1 / R*Basal 540 5.299 1.542 29,1% 152 2,9% 0,099 318 6,0% 0,206 668 12,6% 0,433

10,140S I S M O Y

2.- Para cada sismo elegir el cuociente ( 1 / R* ) mayor de entre los distintos " Casos " en color = , verificando en cada caso que el esfuerzo de corte obtenido no exceda Qmax.

Juan Music

Espectro de Diseo para el edificio ubicado en Antofagasta

0,25

Espectros de Diseo

0 15

0,20

0,10

0,15

S

a

[

g

]

0,00

0,05

Periodo [s]

Espectro Diseo Dir.X Espectro Diseo Dir.Y

Rx*= 4,32 e Ry*= 4,85

p p

c) De haber daos dnde se deberan producir estos?

- En edificios estructurados en base a marcos, de producirse daos, estosdeberan localizarse en los extremos de las vigas, implica Rtulas plsticasen las vigas.

Concepto Columna Fuerte Viga Dbil, sealado explcitamente enDecreto 60 basado en Cdigo ACI 318-2008.

- En edificios estructurados en base a muros, de producirse daos, estosdeberan localizarse en los dinteles, implica rtulas plsticas en los dinteles(fallando a flexin y no a corte) Si no hay dinteles en las zonas criticas del(fallando a flexin y no a corte). Si no hay dinteles en las zonas criticas delmuro consideradas en su diseo.

d) Algunas consideraciones especiales en Edificios de Hormign Armado

Adems de todo lo sealado previamente en esta exposicin, considerar:- El hormign armado es un excelente material si esta bien confinado, pero es

un psimo material si esta mal confinado- Especial cuidado en el detallamiento correcto de las armaduras, ya que de

ello depende, entre otros factores, la ductilidad de los elementos y global dela estructura (concepto integridad estructural ACI 318)

Juan Music

- Diseo de Muros : El diseo de este tipo de elemento es uno de los principales cambiosintroducido por el Decreto 60, producto de los daos observados en elterremoto del Maule del 2010.Deben realizarse segn disposiciones del Decreto 60 y ACI 318-2008,considerando el desplazamiento lateral de diseo en el techo dado enDecreto 61

Columnas y vigas que forman parte de un marco resistente a fuerzas- Columnas y vigas que forman parte de un marco resistente a fuerzas ssmicas deben tener un diseo especial y un detallamiento riguroso (Decreto 60 y cdigo ACI 318 capitulo 21)

- Verificar condicin de diafragma rgido de las losas

- Respetar cuantas mnimas de malla vertical y horizontal en muros y hacer correcto detallamiento de ellas (capitulo 21 del ACI 318)

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e) Visin integral del diseo de un edificio

- La Norma establece los requisitos mnimos

- La experiencia y criterio del Ingeniero es fundamental para un buen diseop y g p

- El anlisis conceptual del edificio es la etapa ms importante de un buendiseo. Ningn programa de computacin por sofisticado que sea, permitirg p g p p q , pobtener resultados adecuados sino se ha realizado previamente una buenaestructuracin de l.

- El sismo acta sobre el edificio construido. Por lo tanto, la calidad de laconstruccin y pleno cumplimiento de las especificaciones del proyectohar que este sea igual al diseado

- Dependiendo del edificio, es recomendable complementar el anlisisnormativo

Se mencionan, a modo de ejemplo, algunos aspectos y tipos de anlisiscomplementarios, que se deben o debera realizar dependiendo del edificio

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i) Determinar el Perfil Bo- Ssmico del edificio

. Es una metodologa de calificacin ssmica de edificios de hormign armado

Fue desarrollada por los ingenieros Toms Guendelman Mario. Fue desarrollada por los ingenieros Toms Guendelman, MarioGuendelman y Jorge Lindenberg a partir del anlisis de 585 edificiosestructurados en base a muros de hormign armado

. La metodologa consiste en evaluar un conjunto de 13 indicadores, lamayora a partir de los resultados obtenidos del anlisis ssmiconormativo del edificio.

. El principal objetivo es detectar bondades y defectos de la estructuracin del edificio proyectado, controlando entre otros aspectos su rigidez, p y p ggrado de acoplamiento, ductilidad, redundancia estructuralPermite tener una Visin del Estado de Salud del Edificio

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ii) Determinar los puntos dbiles del edificio

Para ello se sugiere, entre otros aspectos:Para ello se sugiere, entre otros aspectos:

- Analizar los modos de vibrar del edificio. - Determinar los modos de vibrar predominante y sus masas equivalentesp y q

. En general es mejor que el primer y segundo modo de vibrar sean traslacionales. Evitar estructuraciones en que el primer modo de vibrar sea rotacional. Edificio optimo si los modos de vibrar estan desacoplados Edificios simtricos en planta y regulares en elevacin.

- Analizar la variacin en altura de la posicin del centro de masas y centro de rigidez (entendida este como el centro de gravedad de las rigideces). Da una idea clara de la torsin natural del edificio en cada piso.

iii) Realizar anlisis complementario en edificios que presenten cambios bruscos de dimensin en planta y/o de altura de pisos

iv) Analizar cual es el nivel real de empotramiento del edificio, para adoptar criterio para establecer la condicin de corte mnimo indicado por la norma. Esto es relevante en edificios que tienen varios subterrneos y/o cambio q ybrusco de dimensin en planta entre el primer piso y subterrneo

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v) Considerar, cuando corresponda, el efecto P- en el anlisis

vi) Considerar, cuando corresponda, la incorporacin del proceso constructivo en el anlisis del edificio.

1 2 3 i i + 1 n

: Avance de la Construccin Juan Music

ii) R li li i di i d l l tvii) Realizar un anlisis y diseo mas riguroso de los elementos no estructurales, en especial en edificios tipo III y IV.

viii) Ir incorporando anlisis no lineal. Dado el tiempo que estos consumen y su complejidad se pueden utilizar mtodos aproximados. Se podra por ejemplo, realizar un anlisis lineal jequivalente con amortiguamiento efectivo, con el fin de simular un anlisis no lineal o analizar lneas resistentes mediante mtodo de pushover.Se pueden aplicar mtodos aproximados disponibles para estimar el nivel de desempeo del edificio, como por ejemplo mtodo de espectro de capacidad (MEC) y mtodo N2 entre otros.

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f) Tendencia futura en el diseo de edificios

- Ingeniera Ssmica Basada en el desempeo (Performance Basic Design). Documentos VISION 2000 (SEAOC)Documentos ATC-40 y FEMA. Documentos ATC-40 y FEMA

Ecuacin fundamental: Demanda Capacidad

3 trminos importantes que permiten plasmar los conceptos mencionados

. Nivel de desempeo (Estado lmite de dao)

. Demanda Ssmica ( Nivel de solicitacin a la que una estructura podra ser exigida durante su vida til)podra ser exigida durante su vida til)

. Objetivos de Desempeo (Expresin del grado deseado de dao (nivel d d ) t i t id d d i ( i l d di i )de desempeo) ante una intensidad de sismo (nivel de diseo ssmico) para una obra en un cierto emplazamiento)

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5) Diseo de Muros

i) Tipos de Muros

-Muros Estructurales Especiales -Muros Estructurales Ordinarios

Son aquellos que se analizan con un factor R=7 o Ro=11

Se permite su uso en:

) Edifi i d i 5a) Edificios con nmero de pisos 5 yb) Diseados con R=Ro 4

ii) Estados de Cargas (Cargas Gravitacionales y Sismo) (NCh 3171 OF 2010)

C1: 1.4 DC2: 1 2 D +1 6 LC2: 1.2 D +1.6 LC3: 1.2 D + L 1.4 ExC4: 0.9 D 1.4 ExC5: 1.2 D + L 1.4 EyC6: 0.9 D 1.4 Ey

D= Carga Permanente L= Sobrecarga E= Sismo (se debe considerar con y sin torsin accidental)torsin accidental)

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iii) Diseo de Muros Estructurales Especiales

Se debe aplicar Decreto 60 y ACI 318-2008

El procedimiento de diseo contempla:

- Ver esbeltez del muro

-Verificar carga mxima de compresin en el muro

-Disear a Flexin Compuesta

Disear al Corte-Disear al Corte

-Verificacin de Confinamiento y en caso que se requiera su diseo

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Ejemplo de Diagrama de Interaccin para diseo de muros

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iv) Daos Observados en Muros en el Terremoto del 27/2010 en Edificios Chilenos

Respuesta Observada. FRGIL

Limitar

Li it

cLimitar c

Limitar s

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Falta de confinamientoFalta de confinamiento

Ausencia elementos de confinamientoAusencia elementos de confinamiento muros subterrneo (notar distancia entre mallas horizontales)

Disposicin insuficiente de estribos o mala ejecucin de ganchos ssmicosJuan Music

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v) Disposiciones de Armaduras en Muros segn normativa vigentes (Decreto 60 con ACI 318-2008)

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Detalle de disposiciones en zona confinamiento para C Clim

h 30 cms y Cc h

Cc = C ClimCc = C - Clim

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Detalle disposiciones en zona confinamiento para C < Clim y > 28/fy (en MKS)

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vi) Ejemplo de Muros diseados con normativa vigente

ConfinamientoConfinamiento

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ConfinamientoConfinamiento

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Fin Exposicin Primera Parte

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