5 elementos estructurales y no estructurales

Elementos

1. Viviana Aguilar - Oscar Brenes - Diana Guisellini - Natalia Mairena - Denise Mannix
CRITERIOS ESTRUCTURACION DE EDIFICIOS
Y ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

2. Criterios de estructuración de edificios

3. CRITERIOS
ESTRUCTURACION DE EDIFICIOS
Buena
estructuración
resistencia sísmica
Recomendaciones
Configuración estructural
Planta
Elevación
Distribución
Soluciones de elementos
REGULARES Y
ROBUSTOS
LIMITACION
FORMAS ATREVIDAS
NECESIDADES
ARQUITETCONICAS - ESTRUCTURALES
ESTETICO-SEGURO

4. CARACTERISTICAS RELEVANTES
COMPORTAMIENTO SISMICO
_peso
Ligero

Evitar masas excesivas en las partes altas del edifico
Ubicar en pisos bajos las áreas con mayor concentraciones de pesos

Evitar diferencias de pesos en pisos sucesivos
vibraciones bruscas en las fuerzas de inercia y en la forma de vibrar del edificio.

Distribución simétrica del peso

5. Asimetría de la planta
Provoca vibraciones torsionales.



Soluciones










Subdivisión de cuerpos independientes
mediante juntas sísmicas.
_forma planta
Forma del edificio en planta
Vigas de liga exteriores.
Distribución apropiada de elementos
rigidizantes para coincidir centro de
masa y centro de torsión.
CARACTERISTICAS RELEVANTES
COMPORTAMIENTO SISMICO

6. Alas muy alargadas
Alas vibran en direcciones diferentes.



Soluciones




_forma planta
Forma del edificio en planta
rigidez a los extremos de las alas y
reforzar cuidadosamente las esquinas
interiores

Subdivisión de cuerpos independientes
y cortos mediante juntas simétricas
CARACTERISTICAS RELEVANTES
COMPORTAMIENTO SISMICO

7. Plantas muy alargadas
Vibraciones en direcciones diferentes







Plantas con esquinas entrantes.
Concentraciones de esfuerzos en las esquinas entrantes.



_forma planta
CARACTERISTICAS RELEVANTES
COMPORTAMIENTO SISMICO

8. _forma elevación
Recomendaciones
Sencillez – Regularidad - Simetría
•Evitar concentración de esfuerzos
•Evitar amplificar la vibración en partes superiores



Reducciones bruscas en la parte superior
“Chicoteo”

Altura excesiva de la construcción
•Volteo
•Inestabilidad
•Transmisión de cargas elevadas a cimentación y subsuelo



Formas de manejo


Análisis dinámicos de la estructura

Proporcionar rigidez lateral en
dirección a la parte mas esbelta
del edificio

Cimentación rígida
CARACTERISTICAS RELEVANTES
COMPORTAMIENTO SISMICO

9. _separación entre edificios
Forma del edificio en planta



Separación suficiente con edificios adyacentes
Evitar el golpe de cuerpos al vibrar. (México 1985)






Diferencia de alturas  Mayor daño
Vibración de las losas de piso de un edificio golpeen a media altura las columnas del otro





Rigidizar edificios
Limitar movimientos laterales, ligarlos para que vibren en fase.


CARACTERISTICAS RELEVANTES
COMPORTAMIENTO SISMICO

10. REQUISITOS
BASICOS DE ESTRUCTURACION
Forma del edificio en planta
1.El edificio debe poseer una configuración de elementos estructurales que le
confiera resistencia y rigidez a cargas laterales en cualquier dirección. Esto
se logra proporcionando sistemas resistentes en dos direcciones
ortogonales.

2.La configuración de los elementos estructurales debe permitir un flujo
continuo, regular y eficiente de las fuerzas sísmicas desde el punto en que
éstas se generan ( o sea, de todo punto donde haya una masa que produzca
fuerzas de inercia ) hasta el terreno.

•Hay que evitar las amplificaciones de las vibraciones, las concentraciones
de solicitaciones y las vibraciones torsionales que pueden producirse por la
distribución irregular de masas o rigideces en planta o e elevación. Para
esto la estructura debe ser sencilla, regular, simétrica, continua.

•Los sistemas estructurales deben disponer de redundancia y de capacidad
de deformación inelástica que les permitan disipar la energía introducida
por sismos de excepcional intensidad, mediante elevado amortiguamiento
inelástico y sin la presencia de fallas frágiles locales y globales.

11. REQUISITOS
BASICOS DE ESTRUCTURACION
Forma del edificio en planta
Recomendación de estructuración

•Marco tridimensional
•formado por columnas y vigas en dos direcciones, conectadas entre sí de manera de permitir la transmisión de
momentos flexionantes y proporcionar rigidez lateral a la estructura.

•Marco rigidizado con diagonales de contraviento, con núcleos rígidos o
con muros de relleno. En estas estructuras las interacción entre los dos sistemas básicos produce una
distribución de las cargas laterales que es compleja y variable con el número de pisos, pero que da lugar a
incrementos sustanciales de rigidez y resistencia con respecto a la estructura a base de marcos.

•Estructura tipo cajón, de paredes de carga, esta formada por paneles
verticales y horizontales conectados para proporcionar continuidad.

12. REQUISITOS
ESPECIFICOS DE ESTRUCTURACION
Forma del edificio en planta
Sistema estructural que le proporcione rigidez y resistencia en dos
direcciones ortogonales
capaz de soportar los efectos sísmicos en cualquier dirección






Tiene marcos en una sola dirección,
ya que el sistema de piso es a base de una losa trabajando en un sola dirección en la que no existen vigas. El edifico adolece
obviamente de falta de resistencia lateral en la dirección transversal .

Para solucionarlo se pueden colocar muros de contra viento en la dirección
transversal o formar marcos también en dicha dirección.

Solución
no se debe hacer

13. REQUISITOS
ESPECIFICOS DE ESTRUCTURACION
Otro tipo de estructuración, es base de muros de carga, tiene la mayoría de
las paredes alineadas en una sola dirección, por lo que en la otra la su
resistencia a cargas laterales es mínima.
Si se trata de una estructura de concreto podrá contarse con cierta resistencia a carga lateral, mediante la acción de marco
entre losa y los muros, en caso de que hubiese la continuidad necesaria en la conexión losa-muro y de que se reforzaran los
muros para resistir los momentos flexionantes.
La solución lógica es disponer de una longitud adecuada de muros alineados
en las dos direcciones
Cuando se refieren a simetría como sistema estructural, el propósito es limitar
al mínimo la vibración torsional del edificio

14. REQUISITOS
ESPECIFICOS DE ESTRUCTURACION
Además de la simetría es conveniente que la estructuración posea una
elevada rigidez torsional para hacer frente a posibles torsiones accidentales.
Es preferible que los elementos mas rígidos se encuentren colocados en la periferia y no en la parte central
Edificio Dalmau. Barcelona. Apartamentos
Configuracion estructural con
posible problema de torsion en
comportamiento no lineal

15. VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LOS
SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS
_marcos rígidos
Permite el uso del espacio interno
Genera poca obstrucción en la planta. Poco espacio ocupado por columnas permite mayor área habitable.

Presenta gran ductilidad y capacidad de disipación de energía
Cuando se siguen los requisitos fijados para tal efecto para cada material estructural.

VIGA DEBIL – COLUMNA FUERTE
Generan resistencia por lo que desarrollan mecanismos de falla que involucran gran numero de articulaciones
plásticas en secciones donde puede disponer de mayor ductilidad.

Genera resistencia y rigidez a cargas laterales bajas

Edificios flexibles

16. Ventajas/Limitaciones
SISTEMAS ESTRUCTURALES
_Sistema tipo cajón
Muros de carga poco separados
Gran rigidez y resistencia a cargas laterales


Capacidad de carga de los muros
Permite diseñar fuerzas laterales elevadas que no consideran reducciones importantes por
comportamiento inelástico.

Aplicación  edificios de altura baja o mediana
Requiere una misma distribución del espacio en áreas pequeñas y uniformes en todos los pisos.


Sus proporciones dominan la falla
por cortante sobre la flexión por
lo tanto no hay disipación de
energía en campo inelástico

17. _marco rigidizado
Marcos rigidizados con contravientos \ muros
Uno de los sistemas mas eficientes contra fuerzas sísmicas

Estructura a base marcos
Libertad del uso del espacio y a ductilidad
Estructura con mucho mayor rigidez y resistencia ante cargas laterales .

Fuerzas laterales
Se concentran en las zonas rigidizadas por la diferencia en rigidez con el
resto de la estructura y se transmiten áreas concentradas de la cimentación




Ventajas/Limitaciones
SISTEMAS ESTRUCTURALES

18. _marco rigidizado
Irregularidad de los elementos rígidos en la elevación
Transmite fuerzas muy elevadas

Distribución uniforme de la estructura a lo largo de planta
Obstrucción al uso del espacio interno puede ser significativa.



evitar concentrar la rigidez en
un pequeño numero de
elementos.
Ventajas/Limitaciones
SISTEMAS ESTRUCTURALES

19. _otros sistemas
Combinación de los sistemas estructurales básicos
Zonas sísmicas


Resistencia de cargas dos sistemas estructurales 
Separación de resistencia de cargas verticales y horizontales.

En la planta
•Elementos estructurales flexibles y absorben sólo una pequeña parte de las fuerzas laterales
•Elementos muy rígidos que tomas las cargas laterales

Ubicación

•Grandes núcleos centrales asociados a escaleras y elevadores



•A lo largo de las fachadas

planta abierta poca
obstrucción por
columnas y muros
Edificios bajos sobre terreno no
compresible.
Produce momento de volteo en la base
del núcleo con transmisión de fuerzas
elevadas a la cimentación.
Distribuye la resistencia en todo el perímetro
Minimizar la transmisión de esfuerzos a la cimentación,
Libre uso del espacio interior.
Ventajas/Limitaciones
SISTEMAS ESTRUCTURALES

20. Ventajas/Limitaciones
SISTEMAS ESTRUCTURALES
_otros sistemas
Rigidización mediante uso MACRO-MARCOS
Muros de rigidez o contravientos acoplados por elementos horizontales de la altura del entrepiso












Rigidización total con contravientos
Máximo aprovechamiento de las fachadas.
Armadura vertical que envuelve al edificio.

21. Sistema de piso y techo.
DIAFRAGMAS HORIZONTALES
Losas \ sistemas de
piso y techo
resistencia sísmica
Distribuyen fuerzas
horizontales
Generadas por efectos de inercia
entre elementos verticales
Sistema de losas de
concreto
Poseen alta rigidez por las
fuerzas en su plano
•Falta de distribución entre los elementos resistentes de las fuerzas de
inercia y las cortantes de entrepiso.

•En sistemas de muro de carga, las fuerzas de inercia pueden producir
empujes sobre los elementos perpendiculares a la dirección de las fuerzas
sísmicas.

•Distorsión de la estructura en planta e invalidar la hipótesis de que las
fuerzas sísmicas actuantes en cualquier dirección pueden descomponerse
en fuerzas aplicadas sobre los sistemas ortogonales resistentes de la
estructura.


Problemas
Falta de diafragmas horizontales rígidos

22. CIMENTACIONES
La cimentación procura proporcionar al edificio una
base rígida

Para la ubicación, se prefiere un lugar de terreno
firme.

Para un suelo blando, es preferible buscar apoyo de la
estructura en franjas firmes mediante las
cimentaciones profundas

Se considera la simetría, regularidad y distribución
uniforme

23. Se pretende que la cimentación tenga
una acción de conjunto


Las fuerzas sísmicas producen cargas
axiales
•Momentos de volteo

•Fuerzas cortantes

CIMENTACIONES

24. Es importante que la cimentación pueda
transmitir las cortantes basales al terreno.




Cajón de cimentación





Empuje pasivo del suelo
CIMENTACIONES

25. Elementos no estructurales

26. METODOS DE DISEÑO
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
• No forman parte de la estructura resistente de la edificación

•Se pretende evitar el daño no estructural causado

•Se limita las deflexiones laterales con rigidez lateral a la
construcción y cuidando de la forma y detalles de la estructura.

27. METODOS DE DISEÑO
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
•Cuidado de los elementos no estructurales:
–Revisión de las fuerzas de inercia
–Revisión de las holguras

•Apéndices
no tienen gran capacidad de disipación inelástica de energía

–Tanques, torres
–Equipo y elementos arquitectónicos

28. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
características de
elementos
arquitectónicos
especifican en un proyecto
Congruentes con el
criterio de diseño
Estructura y elementos no estructurales
Pueden sufrir
solicitaciones
durante sismo
•Fuerzas de inercia
Generadas por su propia masa
•Deformaciones inducidas
por la estructura
contacto al desplazarse por efecto del sismo
Protección sísmica:
•Desligar un elemento no estructural
•No desligar elementos arquitectónicos
•Desligar un elemento no estructural de la estructura principal
oPrever elementos- estabilidad (cargas vivas, viento)
oRequisitos de funcionamiento de la construcción (aislamiento térmico/acústico,
estanqueidad y apariencia)
oTodas = $

•No desligan elementos arquitectónicos
oQue presencia no afecte comport de estructura y desplazamiento no excesivo
oConveniente en estructura de alta rigidez lateral no alterada por ENE y bajos dezp

29. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
_Muros divisorios
Mayores problemas en edificios
(altura, dificultades en solución)



Modalidad mas frecuente
Muros de mampostería de tabique
Bloque de concreto

Armazones metálicas o de madera
Recubrimientos de yeso o de triplay
Flexibles, mayor posibilidad de ser protegidas

Muros  estructura + rígidos = elementos estructurales
Revisar deformaciones laterales dentro de limites tolerables
Esfuerzos no excedan resistencia


Localización de muros puede ser poco favorable
Excentricidades en planta  torsiones importantes en estructura


Muy rígidos que trabajan
estructuralmente y absorber
fracción importante de las
fuerzas sísmicas

Muy frágiles que sufren
deformaciones para pequeñas
deformaciones

30. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
_Muros divisorios
Integración muros divisorios  estructura rígida
Marcos robustos, pocos pisos o estructuras con rigidez de concreto o arrostramientos

sismos
•Poco sensible a muros divisorios
•Desplazamientos laterales pequeños
•No daños en muros


Principal problema









•Reforzar columnas con abundante refuerzo por cortante
•Separar muros de la estructura principal

Muro no abarca la altura total
del entrepiso

Muro rigidiza marco, absorbe
parte importante de fuerza

Resistida por parte descubierta

31. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
_Muros divisorios
Integración muros divisorios  estructura rígida

Flexible  menos critica
Detallarla para que fallen en zonas controladas / reparar fácil









Holgura generosa entre muro y estructura principal
Min 2cm tanto de verticales como horizontales








Complicaciones en uso del
espacio arquitectónico

32. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
_Muros divisorios
Integración muros divisorios  estructura rígida

Estabilidad del muro contra volteo, libre movimiento
Detallarla para que fallen en zonas controladas / reparar fácil











Holguras
Deben sellarse aislamiento termino y acústico

Mampostería  espuma poliestireno
Divisorios ligeros  forma constructiva particular

33. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
_recubrimientos/ventanas
Fachadas prefabricadas de concreto
•proveerse detalles y holguras que aseguren no sean afectadas por los movimientos
laterales de la estruc principal
•Holguras en el revestimiento y paredes que lo soportan

Marquesina
Proteja al transeúnte

NO escaleras
•Recubrimientos frágiles
•Recubrimientos pesados


Ruptura de vidrios
Holgura necesaria (rellena de material, mastique o sellador)
•Vidrio  ventanearía
•Vidrio  estructura



piedras naturales o artificiales
resultan propensos a despegarse

34. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
_falsos plafones
Serios daños a ocupantes
base de elementos pesados

Requisitos
Asegurados al techo firme
Existir holguras (min perimetrales)

Cuidado
Materiales pesados (madera/yeso)
Equipos que cuelguen del techo (anclaje seguro, rigidez horizontal)

35. DETALLES PARA AISLAR
ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
_anaqueles y mobiliario
Muebles y anaqueles altos
Adosados a la pared evitar volteo

Ligar entre si anaqueles en parte superior

Museos
Muebles en que están colocados
Fijación dentro de mueble

36. Equipo costoso y
sensible
•Posición en edificio
•Elementos estructurales
fijados
•Dispositivos de fijación
Equipos mecánicos
vibratorios
•Montan apoyos flexibles , no
transmitan vibraciones
•Molestos para ocupantes
Equipos
particularmente critico
•Apoyos para asilamiento
•amortiguamiento de vibraciones
Diseñarse anclas
Falla por cortante o volteo
Consideraciones:
Rigidizar o fijar parte superior de equipos.
Tubos:
Flexibles para absorber las deformaciones

Sino:
Proveerse tramos flexibles o juntas
especiales (capaces de rotación o
deformación axial)



EQUIPO
INSTALACIONES