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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METLICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD
Trabajo especial de Grado para optar al ttulo de Ingeniero Civil
Autor:
Br. Arrieta N. Alejandro G. C.I.: 18.744.575.
Br. Parra N. Jack H. C.I.: 16.985.466.
Tutor:
MSC. ING. Xiomara Orozco C.I.: 5.049.538.
MARACAIBO DICIEMBRE 2010
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Este jurado aprueba el trabajo especial de grado ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METALICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD que los bachilleres Arrieta N. Alejandro G. y Parra N. Jack H., presentan para optar al ttulo de Ingeniero Civil.
Maracaibo, enero de 2011
________________________
Alejandro G. Arrieta N. C.I.: 18.744.575
Correo: alejandro_arrieta19@hotmail.com Direccin: Urb. Las Naciones Av.14C N 58-129
_________________________
Jack H. Parra N. C.I.: 16.985.466.
Correo: jhpn86@hotmail.com Direccin: Conjunto residencial Los Olivos Torre C Apto. 5
_________________________
MSC. ING. XIOMARA OROZCO TUTOR
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DEDICATORIA
A Dios por brindarnos esta posibilidad
A nuestros padres por la vida y su amor
A nuestras familias por su apoyo incondicional
A quienes con su esfuerzo permitieron que alcanzramos esta meta
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AGRADECIMIENTO
A Dios nuestro Seor
Al profesorado de la digna Universidad Rafael Urdaneta
A nuestro tutores
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ARRIETA N, ALEJANDRO G.; PARRA N, JACK H. ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METALICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD. TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL GRADO DE INGENIERO CIVIL, UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA, ESCUELA DE INGENIERA CIVL, MARACAIBO, VENEZUELA, ENERO 2011. 68P.
RESUMEN La presente investigacin estuvo orientada a analizar sismo-resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona de alta sismicidad, bajo la norma de la AISC ASD y LRFD. Por ello el estudio estuvo sustentado en las teoras de McCormac (1989) Urdaneta.(1998), Brockenbrough y Merrit (1997), entre otros, adems de las normas COVENIN (1756-1:2001) y las provistas por el Instituto Americano de Construccin de Acero. Desde la perspectiva metodolgica, el estudio se tipifica como descriptivo, no experimental. La poblacin estuvo constituida por edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos. En relacin con las tcnicas de investigacin, se logr disponer de la observacin documental o bibliogrfica y el uso del software STAAD.Pro (el cual en base al diseo de una serie de estructuras con orientacin a las normas AISC, ASD y LRFD). El perfil utilizado en la columna del primer piso en el prtico central, fue escogido por ser el prtico que est expuesto a mayor solicitacin de cargas conseguido al comparar los resultados arrojados por la norma ASD Y LRFD. Es importante destacar que es la misma estructura bajo igual solicitacin de carga la diferencia de perfiles se marca en que la norma ASD es ms exigentes a travs de sus ecuaciones paramtricas que provocan la falla de los perfiles debajo del HE 400B. En el edificio analizado bajo la norma LRFD se utiliza para la columna que esta solicitada a mayor carga, para el diseo de la misma se coloc un perfil HE 220B provocando las cargas en el mismo un radio de giro de 0.924 y al montar la estructura bajo la norma ASD diseamos con un perfil HE 280b y un radio de giro de 0.909. Tomando en cuenta dichos resultados determinamos que la norma ASD es ms exigente que la LRFD ya que hace falla el perfil utilizado para la LRFD. En cuanto a vigas de carga se refiere la norma ASD exige ms alma del perfil que la LRFD y obliga a llevar el perfil utilizado a un IPN 340 con un radio de giro de 0.928 aproximndose al punto de falla, el perfil utilizado para la viga de la LRFD es un IPN 300 siendo sometido a un radio de giro de 0. Palabra Clave: sismorresistente. Edificaciones, acero, sismicidad, normas.
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ARRIETA N, ALEJANDRO G.; PARRA N, JACK H. ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METALICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD. TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL GRADO DE INGENIERO CIVIL, UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA, ESCUELA DE INGENIERA CIVL, MARACAIBO, VENEZUELA, ENERO 2011. 68P.
ABSTRAC
This research was conducted to analyze earthquake-resistant metal buildings built in high seismic zone, under the rule of the AISC ASD and LRFD. Therefore, the study was based on the theories of McCormac (1989) Urdaneta. (1998), Brockenbrough and Merritt (1997), among others, as well COVENIN (1756-1:2001) and those provided by the American Institute Steel Construction. From the methodological perspective, the study is classified as descriptive, not experimental. The population consisted of steel buildings in four, eight and twelve floors. With regard to research techniques, we were able to have documentary or bibliographical observations and the use of STAAD.Pro software (which is based on a series of design-oriented structures AISC, ASD and LRFD). The profile used in the column on the first floor in the central portico, was chosen as the porch that is exposed to high loads solicitation achieved by comparing the results obtained by the standard ASD and LRFD. Importantly, the same structure under load as the difference solicitation of brand profiles that ASD is more demanding standard through its parametric equations that cause the failure of the profiles below HE 400B. The building analyzed under the standard LRFD is used for the column that requested greater load for the design of it was placed a profile loads causing HE 220B in the same turning radius of 0924 and the alignment of the structure under ASD standard design with a profile HE 280b and a turning radius of 0,909. Taking into account these results we determined that the ASD is more demanding standard than the LRFD as it fails the profile used for LRFD. As for cargo beams covered by the standard ASD requires more soul than the LRFD profile and obliged to keep the profile used to IPN 340, with a turning radius of 0928 approaching the point of failure, the profile used for the beam the IPN 300 LRFD is undergoing a turning radius of 0. Keyword: earthquake resistant. Buildings, steel, seismicity, standards.
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NDICE GENERAL
Pg.
INTRODUCCIN.10
CAPTULO I EL PROBLEMA 1.1 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIN DEL PROBLEMA.11
1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN..13
1.2.1. Objetivo General..13
1.2.2. Objetivo Especfico..13
1.3. JUSTIFICACIN..13
1.4. DELIMITACIN14
CAPTULO II MARCO TERICO 2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN16
2.2. BASES TERICAS..17
2.3. DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS..39
2.4. OPERACIONALIZACIN DE LA VARIABLE..42
CAPTULO III MARCO METEOROLGICO 3.1. TIPO DE INVESTIGACIN43
3.2. DISEO DE LA INVESTIGACIN44
3.3. POBLACIN MUESTRA...45
3.4. TCNICAS Y RECOLECCIN DE DATOS....45
3.5. PROCEDIMIENTO O FASE DE LA INVESTIGACIN.46
CAPTULO IV ANLISIS DE LOS RESULTADOS
CONCLUSIONES .76
RECOMENDACIONES 77
REFERENCIA BIBLIOGRFICA 78
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NDICE DE FIGURAS
1 Concepto de ductilidad 27
2 Comportamiento de aceros 29
3 Deformacin de la zona de panel 30
4 Efecto de la esbeltez de la seccin sobre el comportamiento de una viga 31
5 Acumulacin de rotacin plstica en una viga 32
6 Efecto de la esbeltez global sobre el comportamiento de una viga 34
7 Detalle de atiesadores 36
8 Losa entre piso 47
9 Cargas de apoyo 47
10 Losa de techo 48
11 Distribucin de apoyo 48
12 idealizando estructura 49
13 Traslado de Wizard al Staad pro 49
14 Especificacin de soportes 50
15 Seleccin de norma de diseo 50
16 cargas muertas y variables 51
17 Carga ssmica 51
18 Especificacin del suelo 52
19 Especificacin del nivel de diseo 52
20 Factor de reduccin 53
21 Tipo de suelo 53
22 Cargar ssmica en la estructura eje x 54
23 Cargar ssmica en la estructura eje y 54
24 Cargar ssmica en la estructura eje z 55
25 Edificio de doce pisos diseado bajo la norma AISC ASD 56
26 Edificio de doce pisos detalle de viga de carga 57
27 Seccin de la columna 57
28 Edificio de doce pisos detalle de perfil I 58
29 Detalle del perfil l 58
30 Edificio de 8 pisos prticos y columnas 59
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31 Edificio de 8 pisos detalle de perfil 60
32 Detalle del perfil 60
33 Detalle del perfil 61
34 Seccin de la viga 61
35 Columna mas cargada 62
36 Viga mas cargada 63
37 Seccin de la columna 63
38 Seccin de la columna 64
39 Seccin de la Viga 64
40 Columna de mayor carga 65
41 Seccin de la columna HE 260B 66
42 Seccin de la columna HE 260B 66
43 Seccin de la columna HE 260B 67
44 Detalle del perfil 67
45 Edificio de ocho pisos, columna que est sometida a ms fuerza 68
46 Viga ms cargada en esta edificacin 69
47 Seccin de la columna 69
48 Seccin del perfil utilizado 70
49 Perfil utilizado 70
50 Perfil utilizado 71
51 Seccin de la columna 72
52 Viga de carga 72
53 Seccin del perfil 73
54 Seccin del perfil 73
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INTRODUCCION
En funcin a que el propsito de esta investigacin fue analizar sismo-
resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la
norma de la AISC ASD y LRFD a traves de la utilizacion del software STAAD.Pro el cual
a partir de los resultados logrados permiti la comparacin del comportamiento de las
estructuras a travs de las normas ASD y LRFD. Por tal motivo la importancia del
diseo de la estructura metlica, la utilidad que brinda las normas Covenin. Por otra
parte el estudio estuvo basado en el anlisis de la estructura tomando consideracin el
nivel 7, la categora ssmica segn la norma Covenin.
Razn por la cual se esquematiza en cuatro captulos los cuales se describen a
continuacin: En el Captulo I, se hace referencia al problema donde se hace nfasis de
las dificultades que justificaron la realizacin de la investigacin. Adems, se hace
mencin de los objetivos tanto el general como los especficos, de igual manera se
logra la presentacin de la importancia del trabajo as como la delimitacin.
El Captulo II, denominado Marco Terico, es un resumen de las investigaciones
preliminares que han estudiado el tema de inters a esta investigacin y se profundizan
las bases tericas en que se fundamentan. En el Captulo III, denominado Marco
Metodolgico, se presentan los aspectos relacionados con tipo el de investigacin, el
diseo de la misma, poblacin, tcnicas de anlisis de datos y el procedimiento de la
investigacin. Para finalizar el captulo IV, llegando a las conclusiones el momento de
comparar los resultados arrojados por las normas ASD y LRFD. Se observa la
diferencia entre los tamaos de perfiles columnas encontrando que la norma LRFD
establece menores requerimientos cumpliendo esta misma con todas las normas
sismoresistentes y logrando un diseo optimo, en tanto, la norma ASD desperdicia
acero ya que la misma incrementa notoriamente el tamao del perfil. Por lo que se
recomienda es analizar edificaciones con mayor nmero de prticos, adems se realiza
un anlisis de costos entre los diversos tipos de edificaciones.
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CAPTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Planteamiento y Formulacin del Problema
El modo de vida del ser humano cambi completamente, modificando as los tipos de
edificaciones, facilitando la vida de los usuarios de las mismas, de ah, este cambio en
las edificaciones trajo como consecuencias la innovacin del diseo estructural,
agregando normas las cuales debe seguir el ingeniero civil para el diseo de las
edificaciones, entre otras aplicaciones. Uno de los elementos constructivos que ha
facilitado la creacin de nuevas obras con formas nunca antes imaginadas es el acero
estructural.
En este orden de ideas, el Instituto Americano para la Construccin en Acero (AISC)
es el organismo encargado de dictar las normas para garantizar la seguridad de los
ocupantes de los edificios construidos en acero estructural. Dos normas importantes y
muy usadas pertenecientes a la AISC, son la ASD y LRFD, las mismas estn
relacionadas al clculo de edificaciones construidas en acero y resguardan a los
usuarios hacindolas ssmorresistente.
Sobre este particular, ninguna edificacin construida en el pas escapa al riesgo de
que alguna vez la misma est sometida a un movimiento ssmico el cual podra traer
daos irreparables en la estructura. Segn el criterio de Figuera (2008), despus de
observar los daos ocurridos a edificaciones construidas en Cariaco estado Cuman, el
terremoto que se produjo en la ciudad de Cariaco en el ao 1997, present un informe
en el cual clasific los daos estructurales dependiendo de la gravedad de los mismos.
Al ocurrir el sismo uno de los factores que afectan ms a la edificacin es el tiempo de
construccin, a travs del tiempo se produce un desgaste en los materiales que se
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utilizaron para construirla. Las edificaciones en el terremoto de Cariaco, colapsaron las
losas de entrepiso y losa de techo, vigas y columnas, esto se debe a la intensidad del
sismo la cual fue de 6.8 en la escala de Richter.
Por lo tanto, una edificacin bien diseada tendra menos probabilidades de llegar a
su colapso evitando as lesiones fsicas y prdidas humanas de los habitantes de la
misma. En las edificaciones se debe garantizar no tan solo que resista los efectos de
las acciones ssmicas, sino tambin limitar los daos en los elementos estructurales,
escaleras, juntas y otros elementos. Como consecuencia de las derivas tabuladas en la
norma COVENIN SISMORRESISTENTE, est fundamentalmente orientado a reducir
los daos excesivos.
En el pas, con el pasar de los aos se ha tomado en cuenta las leyes COVENIN
para el diseo de estructuras con resistencia ssmica, identificada bajo el cdigo
COVENIN 1756. La misma dicta los paso a seguir al momento de disear edificaciones
sismorresistentes, calificando dentro de la misma el tipo de suelo donde se va a realizar
el proyecto, su localizacin y nmero de pisos. Al pasar los aos los expertos fueron
estudiando la norma, agregando a la misma tres revisiones, siendo la ltima la usada
actualmente para el diseo de estructuras sismoresistentes.
Al respecto, Venezuela un pas no considerado como zona ssmica activa, presenta
el riesgo latente de un movimiento de este tipo, lo cual establecera la posibilidad de
prdidas humanas y el desplome de edificaciones, dejando daos costosos y causando
la demolicin de algunas estructuras. Se considera que pese a esta condicin no se ha
brindado la atencin debida a las normas antissmica, por lo cual la mayora de los
edificios puede que no cumplan con la norma, estableciendo as un factor de riesgo
no solo estructural en materia de diseo, sino con una traduccin en sus residentes los
cuales estaran afectados de presentarse un evento telrico.
Es por lo tanto necesario que desde el punto de vista del diseo de estructuras, se
asuma el uso de las normas ASD y LRFD sismorresistentes, relacionadas al clculo de
edificaciones construidas en acero, sin embargo es vital identificar cul de estas se
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ajusta a la realidad ssmica del pas, por ende esta investigacin se propone como meta
efectuar una comparacin de edificaciones diseadas mediante estos criterios lo cual
facilitara a partir del anlisis de los resultados identificar aquella que responda de
manera ms segura y eficiente para brindar as, seguridad a los habitantes de las
futuras y presentes edificaciones bajo la norma especificada.
1.2. Objetivos de la Investigacin 1.2.1 Objetivo General
Analizar sismo-resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta
sismicidad, bajo la norma de la AISC ASD y LRFD.
1.2.2 Objetivo Especifico
Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC ASD.
Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC LRFD.
Comparar los resultados arrojados por las normas ASD y LRFD.
1.3 Justificacin.
Las tcnicas orientadas a la posibilidad de anlisis las cuales permitan optimizar
elementos estructurales de cualquier tipo, son una importante herramienta para los
ingenieros calculistas, quienes asumen como reto el poder identificar, mediante la
experiencia y a las usuales prcticas constructivas de estructuras metlicas, las formas
de insertar cambios importantes en la configuracin de las estructuras que estos
idealicen o simulen.
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De ah que esta investigacin, se plantea como propsito el analizar sismo-
resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la
norma de la AISC, ASD y LRFD mediante el uso del programa STAAD.Pro.
Las edificaciones sometidas a sismos severos sufren daos significativos, por ello
para el ingeniero estructural es muy importante la prediccin y estimacin del dao
estructural, en funcin a esto surge la necesidad de establecer valores lmites de las
derivas, segn criterios de la normas COVENIN SISMORRESISTENTE.
Con esta investigacin se realizar un aporte al rea de conocimiento del anlisis
estructural en zonas de alta sismicidad y con suelos blandos, especficamente en
edificaciones construidas en acero con una cantidad de cuatro, ocho y doce pisos,
posibilitando precisin de diseo y seguridad a los nuevos proyectos que se deseen
elaborar bajo las normas ASD-LRFD de la AISC. Asimismo, ser posible conocer el
comportamiento estructural de los edificios construidos en acero, tomando como
referencia la caracterizacin ssmica de mayor significado en el pas, como es la ciudad
de Cuman, por ser esta una de las zonas de ms altos movimientos ssmicos en
Venezuela, segn los parmetros expresados por la norma COVENIN.
Esta solucin que se pretende generar es de carcter indito y original, lo cual se
justifica su realizacin con caractersticas de aporte al nivel del desarrollo tcnico y
cientfico de la universidad.
1.2 Delimitacin Temporal: el trabajo especial de grado tendr su inicio en mayo de 2010 y culmina en diciembre de 2010.
Cientfica: en esta investigacin se analiza el comportamiento de edificaciones diseadas en suelos blandos y en zona de alta sismicidad construidos utilizando como
material el acero, con un nmero de pisos de cuatro, ocho y doce.
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Espacial: Se efectuar tomando en cuenta la caracterizacin ssmica de mayor significado en el pas como lo es el nivel 7, ya que a partir de este todo diseo logrado
dara cobertura a los requerimientos sismoresistentes en todo el pas.
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CAPITULO II
MARCO TERICO
2.1 Antecedentes
SUAREZ Y VELASCO (2009), Evaluacin econmica de las estructuras de acero y
concreto armado para edificios, Universidad Rafael Urdaneta. Esta investigacin se
bas en la evaluacin desde el punto de vista econmico las estructuras de acero y
concreto armado con el propsito de comparar las inversiones y gasto de cada una de
ellas.
El diseo de estructura de acero y el diseo de la misma estructura en concreto fue
uno de los puntos clave de dicha investigacin. El aporte que tomamos para nuestra
investigacin es el diseo de la estructura en acero estructural ya que fue diseada bajo
las normas internacionales antissmicas, Dichas normas son las que utilizamos para el
diseo de nuestras edificaciones.
Como aporte del estudio, se tiene la revisin de parmetros para la evaluacin
econmica, establece un elemento de inters a ser considerado debido a que estos
tambin participan como indicador en el diseo de las estructuras metlicas, pudiendo
incidir en la factibilidad de su definicin.
Igualmente, UGARTE, (2002), en su Trabajo Especial de Grado titulada: Anlisis
Ssmico de Edificios con Apoyos Deslizantes de Tefln Universidad de Chile.
Departamento de Ingeniera Civil. Chile, indica la factibilidad del uso de soportes
deslizantes en diversas edificaciones con el fin de optimizar el diseo estructural de los
mismos, dando las caractersticas principales de estos y el comportamiento que estos
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poseen, los cuales van en sintona con los objetivos planteados en la investigacin. En
este estudio, fue posible identificar que el acatamiento de medidas sismoresistentes es
de obligatoriedad en los principios de diseo de estructuras, por lo que establece una
pauta obligada de utilizacin.
De igual forma, GONZLEZ (2001), prepar una investigacin titulada: Modelacin
estructural y comparacin econmica de edificios con aislamiento ssmico en la base
para optar al ttulo de Magster en Ingeniera Civil. Universidad de los Andes. Bogot.
Colombia. Este indica que los sismos producen anualmente daos econmicos y
sociales inmensos en diferentes regiones del planeta. Los tcnicos en el rea han
tratado de encontrar una solucin mediante la implementacin de sistemas reductores
de fuerzas ssmicas, que busca disminuir los daos provocados por eventos ssmicos.
Dichos dispositivos se colocan entre la cimentacin y la estructura y modifican
sustancialmente la respuesta ssmica de la construccin. Estos dispositivos son
denominados aisladores ssmicos de base. El artculo presenta un estudio econmico
en funcin de la estructura nicamente, mediante una igualacin de las rotaciones
angulares que se presentan en las vigas del edificio durante un sismo.
Aunque este estudio, adicionalmente posee su marco econmico, el planteamiento
bsico de la presente investigacin adems de darle seguridad a las estructuras, es la
de tambin optimizar los costos de construccin de edificaciones importantes. De ah
que el aporte del estudio, estuvo orientado en la forma como se han venido disponiendo
de herramientas tecnolgicas para el uso y aplicacin de las normativas relacionadas
con el elemento ssmico determinante en la prevencin y calidad de las obras.
2.2. Fundamentos Tericos.
2.2.1. Diseo estructural
Una estructura puede concebirse como un sistema, es decir un conjunto de partes o
componentes que se convienen en forma ordenada para cumplir una funcin dada, con
un grado razonable de seguridad, de manera que tenga un comportamiento adecuado
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a las condiciones normales de servicio. Adems debe satisfacer otros requisitos, tales
como mantener el costo dentro de los lmites econmicos y satisfacer determinadas
exigencias estticas.
La eleccin de una forma estructural dada implica la eleccin del material con que se
piensa realizar la estructura. Lo que es ptimo un conjunto de circunstancias no lo es en
otro. Se hace un diseo preliminar y se realiza despus de la estructura compuesta por
los miembros obtenidos en l que tengan un comportamiento satisfactorio, tanto bajo
cargas de servicio o de trabajo (deformaciones no excesivas, vibraciones que no
resulten molestas para los usuarios del inmueble)
Para hacer los dos anlisis preliminar y definitivo se sustituye la estructura real por
un modelo que la represente suficientemente, posteriormente la estructura debe
construirse de manera que coincida con el modelo supuesto de una manera aceptable,
para que la respuesta terica previstas sea una buena representacin de la real.
2.2.2 Acero
El acero es una aleacin compuesta de hierro (97% aproximadamente) y varios
minerales como el carbono, manganeso, slice, etc. De todos sus componentes destaca
tradicionalmente el carbono, que le proporciona dureza de acuerdo al porcentaje en que
intervengan, llegando a tener hasta un 1,6% para aceros estructurales de alta
resistencia. De all la denominacin de aceros al carbono a los aceros estructurales
(Urdaneta.1998).
Los aceros al carbono son aquellos que tienen los siguientes elementos con
cantidades mximas de: 1,7% de carbono, 1,65% de manganeso, 0,60% de silicio y
0,60% de cobre.
La presencia del carbono puede ser perjudicial, ya que tiende a disminuir la ductilidad
de los aceros; as mismo, su presencia hace al acero muy vulnerable a la temperatura,
condicin esta que inhabilita a la soldadura como procedimiento de unin principal entre
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Ventajas
Alta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso implica que ser relativamente bajo el peso de las estructuras; esto es de gran importancia en puentes
de grandes claros, en edificios altos y en estructuras con condiciones deficientes en la
cimentacin.
Uniformidad: las propiedades del acero no cambian apreciablemente en el tiempo
como es el caso de las estructuras de concreto reforzado (McCormac.2002).
Una estructura de concreto reforzada con acero y aislada de las condiciones del
medio ambiente conservara las propiedades del acero, ya que el recubrimiento del
concreto le brinda la seguridad al elemento para no se victima de la corrosin y
desgaste por la brisa, aguas y agentes qumicos que se encuentran en las partculas del
aire. Una barra de acero que se encuentra con un mantenimiento optimo y sin
exposicin directa al medio ambiente tiene una vida til larga.
Elasticidad: posee una zona en su diagrama, esfuerzos deformaciones,
completamente proporcional lo que permite entre otras cosas, un diseo adecuado en
funcin del esfuerzo de fluencia, punto que marca la cadencia (deformacin excesiva)
del acero sin incremento del esfuerzo. En los aceros estructurales la deformacin
unitaria que se produce en el punto de fluencia es el doble aproximado, que la
producida hasta es punto (Urdaneta.1998).
La elasticidad no es ms que la reaccin que tiene un elemento a las fuerzas
aplicadas al mismo sin provocar perdida de las propiedades. Una barra de acero
soporta una deformacin hasta llegar a su punto de fluencia. Cuando llega a este punto
permite una deformacin muy pequea conservando sus caractersticas, por norma no
debemos sobre cargar un elemento estructural por encima de ese punto.
Durabilidad: si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente. Investigaciones realizadas, indican que bajo cierta condiciones no e
requiere mantenimiento a basa de pintura.
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Ductilidad: cuando se prueba a tensin un acero con bajo contenido de carbono, ocurre una reduccin considerable de la seccin transversal y un gran alargamiento en
el punto de falla, antes de que se presente la fractura. Un material que no tenga esta
propiedad ser duro y frgil y romper al someterlo a un golpe repentino.
Ampliaciones de estructuras existentes: las estructuras de acero se adaptan muy bien a posibles adiciones. Se pueden aadir nuevas alas enteras a estructuras e acero
ya existentes, y los puentes de acero con frecuencia pueden ampliarse.
Desventajas
Costo de mantenimiento: la mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosin al estar expuestos al aire y al agua y, por consiguiente, deben pintarse
peridicamente. El uso de los aceros intemperizados para ciertas aplicaciones, tienen a
eliminar este costo.
Costo de la proteccin contra el fuego: el acero es un excelente conductor de calor, de manera que los miembros de acero sin proteccin pueden transmitir suficiente
calor de una seccin o compartimiento incendiado de un edificio a secciones
adyacentes del mismo edificio e incendiar el material presente. En consecuencia, la
estructura de acero de una construccin debe protegerse mediante materiales con
ciertas caractersticas aislantes o el edificio deber acondicionarse con un sistema de
rociadores para que cumpla con los requisitos de seguridad del cdigo de construccin
de la localidad en que se halle.
Susceptibilidad al Pandeo: esbeltos sean los miembros a compresin, mayor es el peligro del pandeo, como se indic el acero tiene una alta resistencia por unidad de
peso, pero al usarse como columna no resulta muy econmico ya que debe usarse
bastante material, slo para ser ms rgida la columna contra el posible pandeo.
Fatiga: otra caracterstica inconveniente en hacer que su resistencia puede reducirse si se somete a un gran nmero de inversiones de signo del esfuerzo, o bien a una gran
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nmero de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensin, en la prctica actual se
reduce la resistencia estimada de tales miembro, se sabe de antemano que estarn
sometidos a un nmero mayor de ciclos esfuerzos variables que cierto nmero lmite
2.2.3. Cargas
Las fuerzas que actan sobre una estructura se denominan cargas. stas se
clasifican en cargas muertas y en cargas vivas. Las cargas muertas son aquellas que
son permanentes e incluyen el peso de la estructura misma, que a veces se llama peso
propio. En adicin al peso de la estructura, las cargas muertas en un edificio incluyen el
peso de componentes no estructurales como el recubrimiento de pisos, los muros
divisorios y los plafones (con dispositivos ligeros, equipo mecnico y plomera). Todas
las cargas mencionadas hasta ahora son fuerzas que resultan de la gravitacin y se
llaman cargas de gravedad. Las cargas vivas, que tambin pueden ser cargas de
gravedad, son aquellas que no son tan permanentes como las cargas muertas.
Ellas pueden o no estar actuando sobre la estructura en cualquier momento y su
posicin puede no ser fijo. (Willian T. Segui. 1999.). Las fuerzas que se toman en
cuenta para disear estructuras bien sean metlicas o en concreto armado se conocen
como cargas, dependiendo el uso de la edificacin varan el tamao de la carga. Se
dividen en dos grupos, carga muerta que son todos los elementos estructurales del
edificio, plomera, baos, etc. La carga viva es el otro grupo, estas cargas con tales
como: personas, muebles, equipos. Se toman en cuenta para el diseo ya que son de
igual importancia que la carga muerta pero no deben ser estimadas.
2.2.4 Estructura
Es la parte o el conjunto de partes de una construccin destinada a resistir cargas.
Cada parte portante de la construccin, tambin denominada elemento estructural,
debe resistir los esfuerzos incidentes y transmiritlos a otros elementos a travs de
conexiones con la finalidad de conducirlos al terreno. (Luis Andrade de Mattos Dias
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2006). As mismo, son el conjunto de elementos conectados entre si que tienen como
finalidad trasladar las cargas a las que estn sometidos a travs de sus miembros hasta
el suelo donde se encuentra construido.
2.2.4.1. Prtico
Segn Brockenbrough y Merrit (1997), los prticos son sistemas estructurales
constituidos por miembros que resisten momentos de flexin, corte y carga axial, los
cuales poseen conexiones que no permiten cambios de los ngulos entre los miembros
cargados.
Toda estructura formada por barras vinculadas entre s recibe el nombre de prtico
espacial. En la practica es posible aislar subconjuntos del prtico espacial y analizarlos
como si fueran estructuras independientes conectadas entres s por uniones. Las
reacciones de apoyo de un subconjunto son la carga del otro que sirve de apoyo al
primero. (Luis Andrade de Mattos Das 2001)
La conexin de barras que estn sometidas a una misma carga y pueden separarse
para analizarse del resto de la estructura se conoce como prtico espacial. Las
reacciones de un prtico sirven de apoyo para la carga del otro.
2.2.4.2. Prtico Plano
Es la estructura formada por barras que pertenecen al mismo plano sometidos a las
cargas de ese mismo plano. Los prticos planos, longitudinales son una clsica solucin
que permite una gran libertad en planta por la distribucin de los pilares alineados en
sentido longitudinal. El inconveniente a sealar radica en la estabilidad de la estructura,
ya que en sentido longitudinal posee rigidez en los nudos y la inercia de los pilares da
permanencia al conjunto, pero en sentido transversal se reduce su estabilidad.
Este tipo estructural requiere pilares de gran inercia transversal o se debe exigir el
empotramiento del forjado en las vigas para que dichos forjados acten como vigas de
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gran canto en la transmisin de los esfuerzos horizontales a los puntos fijos que deben
determinarse por proyecto. Estos puntos fijos, por lo general estn conformados por los
muros piones y las cajas de escaleras.
Los prticos planos transversales permiten transparencias y aspecto difano en la
fachada, es una solucin muy empleada. Se puede resolver con gran libertad de
distribucin de huecos, incluso admite un muro cortina.
Permite la colocacin de los pilares en alineacin transversal y su solucin ms
empleada es el prtico simple simtrico con voladizos.
Los esfuerzos transversales que se producen son absorbidos por las rigideces de
nudos e inercia de los pilares, admitindose el incremento de ambas hasta llegar a
formar pantallas o muros de hormign armado.
Los esfuerzos longitudinales que se producen requieren de puntos fijos por su masa
e indeformabilidad adonde se transmiten a travs de los forjados que debe estar
empotrados en la estructura y zunchados en los bordes libres.
2.2.4.3. Viga
Son elementos estructurales solicitados bsicamente a flexin. Po ser elementos
empleados para vencer vanos en la horizontal, las migas son muy solicitadas en
trminos de esfuerzos, puesto que deben tener la capacidad de transferir fuerzas,
generalmente verticales, a los apoyos a travs de un recorrido horizontal. (Lus
Andrade de Mattos Dias). Todo elemento estructural que soporte flexin y trasmita las
fuerzas en forma vertical hacia sus apoyos ser conocido como viga. Es utilizada para
soportar las cargas de pisos, entre pisos y de losas.
2.2.5. Suelos Blandos
Los suelos blandos estn formados por materiales, cuyo nivel de dureza y resistencia
a los rozamientos es menor que el de los suelos duros. Sin embargo, suelen presentar
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un mayor grado de porosidad por lo que la acumulacin de la suciedad es mayor, y ms
complicada su limpieza.
En este tipo de suelos se encuentran tanto los pavimentos naturales como el corcho
y la madera como los pavimentos sintticos: sintasol, goma linleo, sei polan, etc., los
suelos blandos son bueno aislantes acsticos y trmicos, soportan mal la humedad y
ofrecen una sensacin de confort y comodidad. En materiales arenosos sueltos o
arcillosos blandos, la deformacin puede crecer mucho al ser sometidos a cargas que
se aproximen a la de falla, esto pudiese provocar que no se desarrolle un estado
plstico completo, pero el asentamiento sera tal que obliga a considerar condicin de
falla.
Se presenta un mtodo sencillo y econmico para determinar el espesor de una capa
de suelo blando, basado en la relacin existente entre la frecuencia de resonancia de la
columna de suelo y su espesor. Disponiendo de algunos puntos de control, el mtodo
permite cartografiar el techo del substrato, lo que puede ser til en las fases de estudios
previos, tanto para evaluar la profundidad de investigacin como para estimar la
longitud de pilotaje.
2.2.7. Zona ssmica
Zona geogrfica en la cual se admite que la mxima intensidad esperada de las
acciones ssmicas, en un periodo de tiempo prefijado, es similar en todos puntos.
(COVENIN 1756-1:2001).
El mapa de Venezuela est dividido por zonas ssmicas, facilitndonos a la hora
disear dependiendo de donde vaya a ser la ubicacin de la obra, estas zonas estn
regidas por la cantidad de movimiento e intensidad del mismo en un periodo de tiempo
determinado. Estados Venezolanos que posean similar cantidad de movimiento e
intensidades similares en periodos de tiempo prefijados estarn ubicados en la misma
zona. Actualmente Venezuela esta divida en siete zonas, siendo zona cero la ms leve
y aumentando su intensidad hasta llegar a grado siete,
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2.2.8. Deriva
Diferencia de los desplazamientos laterales entres dos niveles o pisos consecutivos.
(COVENIN 1756-1:2001). Al ocurrir un movimiento ssmico las edificaciones que
poseen cuatro o ms pisos, tienen una respuesta a este movimiento expresada con un
latigazo a los elementos de la misma, creando un desplazamiento lateral en niveles
continuos. Esta deriva esta tabulada en las normas COVENIN tomndola en cuenta
segn la zona ssmica donde sea diseada la obra.
2.2.9 Edificacin
Es una estructura que posee diafragmas, que se compatibilizan los desplazamientos
horizontales de los miembros que llegan a ese nivel. (COVENIN 1756-1:2001). Toda
estructura que conecta elementos entre si, cada elemento lleva sus desplazamientos al
otro hasta llegar al suelo donde esta fundada la misma.
2.2.10 Norma AISC
Como sus siglas en ingles los indican American Institute of Steel Construction
(Instituto Americano de Construccin de Acero). El instituto Americano de Construccin
en Acero (AISC), con sede en Chicago, es el instituto de una organizacin sin fines de
lucro tcnica y asociacin comercial establecida en 1921 para servir a la comunidad de
acero de diseo estructural y a la industria de la construccin de Estados Unidos. Su
misin es establecer el acero como material de desarrollo relacionndolo a sus
especificaciones tcnicas.
2.2.10.1. Consideraciones generales
Las disposiciones ssmicas (en adelante las disposiciones) complementan la
especificacin AISC general (AISC 2005b) para el caso de estructuras cuya respuesta
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ante sismos requiera un nivel de ductilidad significativo. En todo aquello que las
Disposiciones no se pronuncien, debe utilizarse la especificacin general.
La ductilidad tiene que ver con la capacidad de la estructura o elemento estructural
de soportar deformaciones inelsticas, es decir dao, sin prdida significativa de
capacidad. Si una estructura o elemento estructural es diseado de modo que tenga
ductilidad, es posible reducir las fuerzas de diseo, resultando en economas en
trminos de tamao de los elementos estructurales. Este supuesto es ilustrado en la
Figura 1.
Esta figura representa esquemticamente el efecto de la ductilidad sobre el corte
basal de diseo Vb de una estructura. Como se puede ver, para llegar a un mismo nivel
de deformaciones de diseo, la estructura sin dao requiere resistir fuerzas
significativamente mayores que la estructura dctil.
Figura 1: Concepto de ductilidad
Debido a la variabilidad de las solicitaciones ssmicas, es econmicamente imposible
construir una estructura que se comporte elsticamente para el sismo ms grande que
se pueda esperar en una regin. Por lo tanto, todas las estructuras en zonas ssmicas
deben incorporar algn grado de ductilidad, el cual se representa a travs del factor de
reduccin de la respuesta R. Conceptualmente, el efecto de este factor es reducir las
solicitaciones de diseo, como se ve en la Figura 1.
Vb Elstico (sin dao)
Dctil (dao controlado)
diseo = y
Vred = Vel/R
Vel
y
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Mientras mayor el factor R, entonces, mayor ductilidad es requerida de la estructura,
es decir, mayor capacidad de resistir dao sin colapsar, y un factor R igual a 1 significa
una estructura elstica. La definicin de este factor y su aplicacin a la determinacin
de las solicitaciones ssmicas, vara segn las normas ssmicas de cada pas.
Considerando la definicin ms comn en Estados Unidos, las disposiciones
restringen su aplicabilidad a sistemas estructurales con un R mayor que 3, donde R
est definido de acuerdo a las recomendaciones de la ASCE 7 (ASCE 2002). Para
estructuras con R menor o igual a 3 (sistemas no dctiles) se permite utilizar la
especificacin general (AISC 2005b). Este lmite entre estructuras dctiles y no dctiles
va a ser diferente para otras normas y es, por tanto, responsabilidad del ingeniero
estructural el utilizar un valor lmite de R adecuado a las normas de su pas.
2.2.10.2. Solicitaciones y combinaciones de carga
Al igual que la especificacin general, las disposiciones tienen que ver con la
determinacin de la resistencia nominal de elementos y sistemas estructurales
sometidos a ciertas solicitaciones y no con la definicin de stas. Estas solicitaciones
deben ser determinadas y combinadas utilizando las normas aplicables en cada pas.
Los requisitos de deformaciones mximas tambin deben ser establecidos por estas
normas.
Materiales
Para poder lograr una ductilidad significativa es necesario partir con un material que
tenga esta caracterstica. La Figura 2 ilustra cualitativamente la diferencia entre aceros
de alta resistencia y aceros convencionales. Se ve que, si bien la capacidad del acero
de alta resistencia puede superar con creces la del acero convencional, esto va siempre
acompaado de una reduccin de su capacidad de deformacin inelstica.
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Figura 2:
Comportamiento de aceros
Por esta razn, las Disposiciones restringen la tensin de fluencia del acero a un
mximo de 50 ksi o 345 MPa en aquellos elementos estructurales que van a desarrollar
comportamiento inelstico, excepto en el caso de columnas donde slo se espera
inelasticidad en la base. Adems, este lmite se relaja, para estructuras de ductilidad
limitada, a 55 ksi o 380 MPa. Es posible utilizar aceros de ms alta resistencia, siempre
que se demuestre a travs de ensayos que poseen ductilidad suficiente. La Tabla 1
muestra algunos de los aceros que las Disposiciones permiten utilizar.
Tabla 1: Aceros permitidos para uso ssmico
A36 A53
A500 grado B y C A501 A529
A572 grados 42, 50 y 55 A588
A913 grado 50, 60 y 65 A992
A1011 HSLAS grado 55
Una de las novedades de las Disposiciones es la introduccin de los conceptos de
tensin de fluencia esperada y tensin ltima esperada. Como parte de las
investigaciones despus de Northridge, se realizaron ensayos del material utilizado en
conexiones y elementos estructurales. Sorprendentemente, elementos estructurales, en
Acero de alta resistencia
Acero estructural convencional
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especial vigas, que se haban supuesto fabricados en acero A36 (tensin de fluencia Fy
= 248 MPa), presentaban valores de Fy muy superiores. Esto, que en principio puede
parecer beneficioso, caus que las zonas de panel quedaran con una resistencia
inferior a la necesaria, generando una concentracin de la deformacin inelstica en
estas zonas.
El tipo de deformacin de la zona de panel causa una alta demanda de deformacin
en la unin entre el ala de la viga y el ala de la columna, como se muestra en la Figura
3, lo que propici la formacin de grietas en esa zona, que luego se expandieron a
travs del ala de la columna o la viga.
Figura 3: Deformacin de la zona de panel
Con el fin de evitar esto, las disposiciones requieren la utilizacin de las resistencias
esperadas mencionadas anteriormente para el diseo de partes de la estructura que
queden diseadas por capacidad. Estas resistencias esperadas se definen como:
Tensin de Fluencia Esperada: Fye = Ry Fy Tensin Ultima Esperada: Fue = Rt Fu
Donde Fy y Fu son los valores nominales de la tensin de fluencia y tensin ltima
del acero, respectivamente, y Ry y Rt son factores de amplificacin para llegar a los
valores de tensiones de fluencia y ltima esperados.
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La Tabla 2 muestra los valores de Ry y Rt recomendados para distintos aceros
estructurales.
Tabla 2: Valores de Ry y Rt para aceros estructurales de uso comn
Acero Ry Rt Perfiles laminados: A36 A572 grado 50 A992
1.5 1.1 1.1
1.2 1.1 1.1
Placas: A36 A572 grado 50
1.3 1.1
1.2 1.2
2.2.10.3. Elementos estructurales
Esbeltez de la seccin
Uno de los requisitos fundamentales sobre los elementos estructurales para su
utilizacin en estructuras sismorresistentes es que sean capaces de soportar
deformaciones inelsticas ms all del punto en que alcanzan su capacidad.
Figura 4: Efecto de la esbeltez de la seccin sobre el comportamiento de una viga
Considerando lo anterior es que las Disposiciones slo permiten la utilizacin de
secciones compactas de vigas, columnas y arriostramientos para sistemas estructurales
que resistan solicitaciones ssmicas.
M
>
Mp
Mr <
ps < p <
y u = 3y u = 8y
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La Figura 4 ilustra el comportamiento de una viga en flexin, para diferentes razones
de esbeltez de su seccin transversal. Para secciones esbeltas ( ) la seccin
llega al estado lmite de pandeo local antes de que se produzca fluencia en el elemento,
alcanza su capacidad y rpidamente pierde resistencia y ocurre la falla. Para secciones
no compactas el pandeo local ocurre cuando parte del elemento ya se ha
plastificado, y nuevamente la viga alcanza su capacidad y falla rpidamente.
Finalmente, para secciones compactas el elemento no sufre pandeo local y
mantiene su capacidad para un rango de deformacin inelstica, antes de llegar a la
falla.
Los requisitos para clasificar una seccin como compacta, sin embargo, varan
dependiendo del nivel de ductilidad del sistema estructural utilizado. Para sistemas
estructurales con un nivel de ductilidad significativo, se espera que los elementos
estructurales sufran grandes incursiones en el rango inelstico y que esto ocurra varias
veces durante un terremoto.
Figura 5: Acumulacin de rotacin plstica en una viga
En elementos dctiles de acero esto significa que luego de la primera incursin en el
rango elstico quedan deformaciones remanentes en el elemento, las que se van
acumulando despus de cada ciclo adicional de deformacin inelstica. Este efecto es
(> r)
(p > > r),
(p > ),
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
-0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04
Rotacin - bm (rad)
Mom
ento
- M
/Mp
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ilustrado en la Figura 5. Esta figura muestra los resultados experimentales momento-
rotacin en el extremo de una viga de primer piso de un marco de acero con columnas
compuestas sometido a solicitaciones ssmicas simuladas (Herrera et al. 2008).
Se puede apreciar que cada ciclo de deformacin inelstica induce una deformacin
inferior a la deformacin inelstica ms grande que tiene que resistir el extremo de la
viga. El lmite de compacidad en la especificacin general est definido
considerando una capacidad de deformacin inelstica de 3 veces la deformacin de
fluencia, como se indica en la Figura 4.
Esta capacidad de deformacin inelstica es suficiente para que los elementos
estructurales puedan alcanzar su capacidad bajo acciones monotnicas, pero no para el
caso de sucesivas incursiones en el rango inelstico, como ocurre en un terremoto.
Teniendo en cuenta este efecto, las Disposiciones definen una nueva categora de
secciones compactas, denominadas secciones ssmicamente compactas.
Para que una seccin sea ssmicamente compacta la esbeltez b/t de cada una de
sus partes debe ser menor o igual al valor lmite ps, el que es ms restrictivo que .
Un elemento estructural ssmicamente compacto ser capaz de soportar deformaciones
inelsticas mayores a 6 7 veces la deformacin de fluencia. Para sistemas
estructurales de ductilidad limitada, entonces, se deben utilizar elementos estructurales
compactos, mientras que para sistemas estructurales de ductilidad moderada a alta se
puede usar slo elementos ssmicamente compactos.
Esbeltez del elemento
Si observamos el efecto de la esbeltez global en vigas sometidas a flexin, podemos
distinguir comportamientos similares a los debidos al pandeo local. La esbeltez de una
viga est determinada por la distancia entre arriostramientos laterales Lb como lo ilustra
la Figura 6. Para distancias muy grandes entre arriostramientos (L > Lr), la viga sufre
inestabilidad lateral-torsional o volcamiento antes de haber llegado a la fluencia en
alguna seccin, alcanza su capacidad y falla rpidamente.
p
p
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Para distancias intermedias entre arriostramientos (Lr > L > Lp), el volcamiento ocurre
cuando parte del elemento ya ha alcanzado la fluencia, pero el comportamiento
despus de llegar a su capacidad es el mismo. Para vigas adecuadamente arriostradas
(Lp > L), la viga alcanza su momento plstico y es capaz de mantenerlo hasta un cierto
nivel de deformacin inelstica. Similarmente al caso de la esbeltez de la seccin, las
Disposiciones definen una distancia mxima entre arriostramientos adicional, Lps, la que
permite a las vigas soportar deformaciones inelsticas significativas.
Figura 6: Efecto de la esbeltez global sobre el comportamiento de una viga
Para vigas en sistemas estructurales de baja ductilidad, las disposiciones permiten la
ocurrencia de volcamiento y, por tanto, no pone restricciones a la distancia entre
arriostramientos que se puede utilizar. Para vigas en sistemas de ductilidad moderada a
alta, en cambio, la distancia entre arriostramientos mxima est limitada, de modo que
el volcamiento no sea posible y las vigas tengan una capacidad de deformacin
inelstica acorde con las demandas a las que estarn sometidas durante un terremoto
severo.
Zonas protegidas
Este es un nuevo concepto en las disposiciones. Durante la documentacin de las
fallas despus del terremoto de Northridge y los posteriores estudios experimentales
realizados, se observ que la presencia de irregularidades en ciertas zonas generaba
puntos dbiles que podan producir agrietamiento y la falla anticipada del elemento. Las
zonas donde esto ocurra eran normalmente zonas de alta demanda de deformacin
M
Lb > L
Mp
Mr Lp < Lb < Lr
Lps < Lb < LpLb < Lps
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inelstica, como las regiones donde se producan articulaciones plsticas en las vigas o
los extremos de arriostramientos. Las irregularidades observadas incluan: pinchazos de
soldadura, piezas utilizadas para facilitar la ereccin y ensamble de elementos no
estructurales, conectores de corte soldados, y perforaciones y cortes con antorcha no
suavizados.
Dependiendo del sistema estructural utilizado, las disposiciones definen diferentes
zonas protegidas en las que est prohibido introducir irregularidades como las
nombradas ms arriba, salvo que se haya demostrado a travs de ensayos calificados
que la presencia de estas irregularidades no afectar el desempeo del elemento
estructural.
Conexiones
Tomando en cuenta que las conexiones son los puntos ms crticos de una
estructura, ya que la falla de una conexin redunda generalmente en el colapso de un
elemento o el sistema estructural, las disposiciones exigen que el estado lmite que
defina la capacidad de la conexin sea un estado lmite (modo de falla) dctil, o bien
que se asegure que la falla ocurrir en el elemento estructural y que ser tambin dctil.
Para lograr esto en conexiones apernadas, las disposiciones exigen la utilizacin de
pernos pretensados de acuerdo a los requisitos de conectores en friccin, y limitan la
utilizacin de perforaciones sobredimensionadas u ovaladas a casos particulares o
aquellos casos en que se pueda demostrar a travs de ensayos que su utilizacin es
viable y no perjudica la ductilidad del sistema estructural.
En el caso de uniones soldadas, las soldaduras deben cumplir con requisitos de
resistencia a la fractura, lo que debe asegurarse a travs de la ejecucin de stas
siguiendo procedimientos certificados de calidad y con electrodos adecuados, o bien su
desempeo debe corroborarse experimentalmente. Las disposiciones definen adems
soldaduras de demanda crtica, que son aquellas soldaduras cuya falla afecta
directamente la ductilidad del sistema estructural. Para este tipo de soldaduras, los
requisitos son an ms exigentes.
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Por ltimo, no est permitido disear uniones de modo que soldaduras y pernos
resistan en conjunto una misma fuerza, por ejemplo la traccin en un arriostramiento.
En el caso de placas de continuidad y atiesadores, no se debe soldar stos en todo
el contorno y se debe recortar las esquinas (ver Figura 7), ya que esto crea estados
triaxiales de tensiones en las esquinas que generan grietas que luego se propagan a la
seccin completa del elemento.
Figura 7: Detalle de atiesadores
2.2.11. Norma AISC-ASD (Diseo resistencia permisible):
Mtodo que proporciona a los componentes estructurales la resistencia permisible
para igualar o exceder las fuerzas que soporta el elemento, bajo la accin de las
combinaciones de carga de la ASD. (AISC-2004). Tomando las combinaciones de carga
que nos dicta la norma ASD logramos cargar al mximo un elemento estructural para
llevarlo hasta su mayor esfuerzo sin que el mismo falle o se deforme.
2.2.12. Normas AISC-LRFD
Sus siglas en ingles Load and Resistance Factor Design (Carga y resistencia por
factor de diseo). Es una de las normas dictadas por el instituto americano de acero en
la cual se destaca mayorar las cargas y tomar en cuenta las solicitaciones de servicios.
(AISC 2003). Esta norma permite mayorar las cargas y tomar en cuenta las cargas de
servicio. Las cargas de servicio estn especificadas en la norma dependiendo para el
uso al cual vaya ser destinada la edificacin que se va a disear.
Atiesador
Corte en la esquina
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2.2.13. Consideraciones de la norma venezolana COVENIN 1756:2001 1
Edificaciones Sismorresistentes
La norma para edificaciones antissmicas afecta en forma explcita que la estructura
en general y sus miembros en particular pueden tener incursiones importantes en el
dominio inelstico, de la respuesta bajo la accin de los movimientos ssmicos de la
severidad prescritos, por lo que para el diseo de los miembros y sus conexiones, as
como para la evaluacin de la seguridad global de la estructura, se deben seguir ciertos
criterios congruentes con el nivel de respuesta supuesto al asignar en un determinado
nivel de diseo ND. En el nivel de diseo ND3 se admite que las conexiones de los
miembros aporticados pueden exceder unas seis veces la rotacin cedente.
El nivel de diseo 3, ND3, asegura una adecuada secuencia de rtulas plsticas para
permitir una gran disipacin de energa. Este nivel de diseo requiere el cumplimiento
de requisitos de diseo y detallado muy estricto para que la estructura sea capaz de
soportar sismos muy severos. En nivel de diseo 2 ND2, se permite a la estructura
incursiones en el dominio de la respuesta inelstica sin que presenten fallas de tipo
frgil. La experiencia ha mostrado que cuidando los detalles propios de este nivel, las
edificaciones estn en capacidad de resistir las acciones de diseo de la norma
ssmica. La seleccin entre los niveles ND3 y ND2 en aquella zona ssmica donde la
norma lo permite, est habitado por las condiciones tcnicas y econmicas de la obra.
El nivel de diseo ND1, est asociado a grandes fuerzas de diseo en el dominio
elstico de la respuesta. Las disposiciones normativas para este nivel estn concebidas
para diseo bajo cargas estticas y por lo tanto no contemplan incursiones significativas
de cedencia bajo cargas reversibles. Sin embargo, hay un pequeo margen para la
respuesta inelstica, en la eventualidad de un sismo en las zonas consideradas de
menor riesgo.
2.2.14. Programa de Anlisis y Diseo.
Programa Staad es un software porque dispone de aspecto importante para la
ingeniera estructural basado el desarrollo de modelos para anlisis, diseo como
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verificacin y visualizacin de estructuras, el mismo est basado en los principios de
ingeniera concurrente, es decir se puede construir un modelo, verificarlo grficamente,
ejecutar anlisis y diseo, revisar resultados, ordenar la data para crear un reporte.
Segn el tutorial del programa Staad Pro III y la pgina Web www.tusoftwore.com, el
programa Staad es un software, para la comprensin de la ingeniera estructural que
dispone de todos los aspectos de dicha ingeniera, tales como desarrollo de los
modelos para anlisis, diseo, verificacin y visualizacin. El STAAD est basado en los
principios de ingeniera concurrente, es decir, se puede construir un modelo, verificarlo
grficamente, ejecutar anlisis y diseo, revisar resultados, ordenar y buscar la data
para crear un reporte. Seguido estn las opciones tiles en los mens tales como:
STAAD-III Analysis and Design.
STAAD-PRE Grafical Input Generation.
STAAD-PRO.
El proceso de anlisis y diseo est integrado y puede ser ejecutado en la misma
corrida. El STAAD-PRO usa comandos de lenguaje basado en un formato de entrada el
cual puede ser creado a travs de un editor, el STAAD-PRE grafica la entrada, o travs
del CAD basado en las generaciones de la entrada. La salida generada por STAAD-III
consiste de resultados numricamente detallados por el anlisis o diseo y notables
representaciones, que se pueden imprimir como parte de la corrida del documento.
El STAAD-PRE facilita admitiendo la generacin modelando una estructura
grficamente. La generacin de la geometra facilita la generacin de vista de los
modelos estructurales en situaciones de 2D y 3D. Cualquier otra especificacin como
propiedades de secciones, constantes en los materiales de apoyos, cargas, anlisis o
diseo, estas opciones se genera en el STAAD con el lenguaje de comando basado en
el archivo de entrada. El STAAD-PRO, deja ver los resultados de una manera simple
donde se detalla perfectamente el comportamiento de los miembros analizados
mediante la generacin de reporte. La salida se origina despus de ejecutar el anlisis y
diseo, la cual esta defina como un Output o reporte el cual contempla una fcil
interpretacin de los resultados, tales como son:
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Solicitaciones en los Miembros.
Desplazamientos de las Juntas.
Reacciones en los Apoyos.
Diseo en vigas.
Reacciones de los Resortes.
Diseos en Columnas.
El programa STAAD-PRO, no presenta limitaciones con respecto a geometra de los
prticos, secciones variables, diafragmas flexibles, diseo de columnas ni pandeo en
columnas ni tampoco excentricidades en las mismas y no presenta limitaciones con
respecto al tipo de columna.
2.3. Definicin de Trminos Bsicos
Trminos bsicos (norma COVENIN 98)
Acero: aleacin de hierro y carbono, con un contenido mximo de carbono del 2%
Arriostramiento relativo: arriostramiento que controla la deriva entre dos niveles consecutivos o entre puntos a lo largo de columnas o vigas.
Aseguramiento de la calidad: Conjunto de acciones planificadas y sistemticas necesarias para propiciar la confianza adecuada de que un producto servicio cumple
con los requisitos de calidad establecidos.
Carga de pandeo: la carga para la cual un miembro comprimido perfectamente recto adopta una posicin deformada.
Carga lmite de estabilidad: carga (terica), mxima que una estructura, miembro o elemento estructural, puede soportar cuando se incluyen efectos de inestabilidad
segundo orden.
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Columna: miembro estructural utilizado principalmente para soportar la carga normal de compresin acompaada o no de momentos flectores y que tiene una altura de por
lo menos 3 veces su menor dimensin lateral.
Conexin: combinacin de juntas para transmitir fuerzas entre dos o ms miembros.
Conexin rgida: conexin con rigidez suficiente para mantener los ngulos entre los miembros y interceptantes.
Desplazamiento lateral: el movimiento lateral de una estructura bajo la accin de cargas laterales, cargas verticales asimtricas, o propiedades asimtricas de la
estructura.
Factor de amplificacin: es un factor multiplicador de los valores de momento o de la deformada en la longitud no arriostrada con el fin de obtener valores que reflejen los
generados por la excentricidad de la carga axial aplicada al miembro.
Fuerza: trmino genrico para significar fuerza normal, momento flector, momento torsor y cortes.
Nivel de diseo: es un conjunto de prescripciones normativas, asociadas a un determinado factor de reduccin de respuesta y uso de la edificacin, que se aplica en
el diseo de los miembros del sistema resistente a sismos.
Perfil: designacin genrica de los miembros de acero estructural. El trmino viga utilizada incorrectamente por los fabricantes y distribuidores de productos de acero es
un error conceptual, por cuanto asigna a priori su destino estructural. Esta puede ser
una de las razones para que se oiga a no profesionales confundir viga con columna.
Ratio: Los ratios contienen datos que son ledos de las estructuras de informacin, mientras que las caractersticas actan como la clave en este proceso.
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Relacin de esbeltez: la relacin entre la longitud efectiva de una columna respecto a su radio de giro, ambos referidos al mismo eje de flexin.
2.4. Sistema de Variables
Sismo-resistentencia en edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad,
bajo la norma AISC ASD y LRFD.
2.4.1. Definicin Conceptual
La Sismo-resistentencia en edificaciones metlicas es una propiedad o atributo de
que se dota a una edificacin, mediante la aplicacin de tcnicas de diseo de su
configuracin geomtrica y la incorporacin en su constitucin fsica, de componentes
estructurales especiales que la capacitan para resistir las fuerzas que se presentan
durante un movimiento ssmico, lo que se traduce en proteccin de la vida de los
ocupantes y de la integridad del edificio mismo.
2.4.2. Definicin Operacional Operacionalmente la variable ser definida de acuerdo a los resultados logrados
en la ejecucin del programa STAAD-PRO, el cual presentara las determinaciones por
anlisis de las estructuras diseadas en acero para el caso de cuatro, ocho y doce
pisos, obteniendo de esta manera los datos que caracterizan las dimensiones e
indicadores de estudio mostrados en el cuadro de operacionalizacin que se muestra a
continuacin.
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2.4. Cuadro de operacionalizacin de la variable Objetivo General: Analizar sismo-resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la norma de la AISC, ASD y LRFD.
OBJETIVO
ESPECIFICO VARIABLE DIMENSIN INDICADORES
Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma AISC ASD.
Sismorresistencia en edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la norma AISC ASD y LRFD.
Comportamiento de edificaciones
Zona ssmica Aceleracin del
Terreno. Nivel de Diseo Suelo y coeficientes
del terreno. Vibracin de la
estructura Peso de la
estructura. Clculo del corte
basal Torsin esttica
equivalente
Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma AISC LRFD.
Comparar los resultados arrojados por la normas.
Comparacin de resultados
Miembros sometidos a mayores esfuerzos
Fuente: Arrieta y Parra (2010)
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CAPTULO III
MARCO METODOLGICO
3.1. Tipo de Investigacin.
Con el desarrollo de esta investigacin se analiza sismo-resistentemente las
edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la Norma AISC ASD y
LRFD.
Este estudio puede considerarse de tipo descriptivo de acuerdo con Sabino (2000),
porque consiste en la caracterizacin de un hecho, fenmeno, individuo o grupo, con el
fin de establecer su estructura o comportamiento, los resultados de este tipo de
investigacin se ubican con un nivel intermedio en cuanto a la profundidad de los
conocimientos se refiere.
As mismo, para Hernndez, Fernndez y Baptista (2006), el propsito de la
investigacin descriptiva es referir situaciones y eventos, decir cmo es y cmo se
manifiesta determinado fenmeno. Buscan especificar las propiedades importantes de
personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenmeno que sea sometido a anlisis.
Se selecciona una serie de cuestiones y se mide cada una de ellas
independientemente, para as describir lo que se investiga. Miden los conceptos o
variables a los que se refieren. Se centran en medir con la mayor precisin posible.
Por otra parte, para Tamayo y Tamayo (2002), la investigacin descriptiva
comprende la descripcin, registro, anlisis e interpretacin de la naturaleza actual,
composicin o procesos de los fenmenos. El enfoque se hace sobre conclusiones
dominantes, o sobre una persona, grupo o cosa, se conduce o funciona en el presente.
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Es por ello, que se considera como descriptiva ya que la recopilacin de la
informacin se realiza utilizando las simulaciones desarrolladas en el STAAD.Pro, bajo
estructuras tipos, permitiendo comparar las configuraciones de las normas objeto de
estudio. Sustentado bajo los planteamientos de Chvez (2001, p. 135) quien enuncia
que la investigacin de tipo descriptiva, es aquella orientada a recolectar informacin
relacionada con el estado real de la variable de estudio. permitiendo generar un
anlisis sobre las situaciones identificadas de forma tal que ser posible generar
criterios precisos sobre el hecho, en este caso especifico, el anlisis sismo-
resistentemente de edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la
norma AISC, ASD y LRFD.
3.2. Diseo de Investigacin
Al respecto, Hernndez, Fernndez y Baptista (2006) plantean que la investigacin
de tipo no experimental se realiza sin manipular deliberadamente las variables, por lo
tanto los fenmenos se observan tal y como se dan en su ambiente natural, en un solo
momento, en un tiempo nico para despus analizarlo. De esta manera la investigacin
slo depende de la observacin a los sujetos en su ambiente natural sin alterar ninguna
condicin de su realidad.
Refiere por su parte Tamayo y Tamayo (2002), la investigacin no experimental es
una indagacin emprica y sistemtica en la cual el cientfico no tiene un control directo
sobre las variables independientes porque sus manifestaciones ya han ocurrido o
porque son inherentemente no manipulables. Las inferencias acerca de las relaciones
entre variables se hacen, sin una intervencin directa, a partir de la variacin
concomitante de las variables dependientes e independientes.
El diseo de la investigacin de refiere a la estrategia que adopta el investigador
para responder al problema planteado (Arias, 1999). Por consiguiente, esta
investigacin se lleva a cabo con un diseo de investigacin tipo no experimental, ya
que en sta no se manipulan las metodologas y las normas de los elementos que la
define. En tal sentido, la no manipulacin de las estructuras bajo diferentes
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configuraciones de conexionado y arriostramiento determina un diseo tipo no
experimental como ya se haba indicado. Es importante destacar que las condiciones a
ser evaluadas dependen de manera exclusiva de las determinaciones que refieren las
normas de diseo, por ello no sern modificadas, por lo que tales criterios sern
aplicados en estructuras diseadas mediante el uso del software STAAD.Pro.
3.3 Poblacin y Muestra de Estudio
La poblacin es el universo de la investigacin sobre el cual se procede a generalizar
los resultados. Est constituida por caractersticas o estratos que le permiten distinguir
unos de otros segn lo manifiesta Chvez (2001). En tal sentido, la poblacin de la
presente investigacin est compuesta por las edificaciones metlicas en zona ssmicas
que sern analizadas mediante las corridas a preparar en el StaadPro, el cual ser el
instrumento principal para la obtencin de los datos mediante la conveniente insercin
de los informes requeridos en dicho paquete computacional.
As mismo, la poblacin del presente estudio est clasificada como finita, de
acuerdo a las definiciones expresadas por Chvez (2001) quien determina que son
aquellas poblaciones constituidas por menos de 100.000 unidades de estudio. La
muestra del presente estudio se refiere a 3 estructuras, las cuales estn integradas de
la siguiente manera:
Edificaciones en acero de cuatro pisos Edificaciones en acero de ocho pisos Edificaciones en acero de doce pisos
3.4 Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin de Datos
Las tcnicas e instrumentos son los recursos utilizados para facilitar la recoleccin y
el anlisis de los hechos observados: estos son numerosos y varan de acuerdo con los
factores a evaluarse. (Risquez, Fue mayor, Pereira, 1999). Para el desarrollo de los
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objetivos trazados en esta investigacin ser necesario utilizar las tcnicas de
observacin documental o bibliogrfica.
La observacin documental o bibliogrfica es definida por Bavaresco (2001), como la
revisin de todo el material escrito que guarde relacin con los estudios realizados,
libros, folletos, manuales, entre otros. La aplicacin de stas tcnicas permitir
recolectar y procesar la informacin requerida para el desarrollo de las diferentes
estructuras analizadas.
A los fines de la presente investigacin la tcnica estar basada en el uso del
software STAAD.Pro el cual en base al diseo de una serie de estructuras con
orientacin a las normas AISC, ASD y LRFD sern expuestas a la funcin de anlisis
que ejecuta este programa y el cual estar en posibilidad de informar cada uno de los
detalles de acuerdo a la solicitud que realice el usuario, de esta manera ser posible
identificar la precisin de diseo en base al carcter sismoresistente.
3.5. Procedimientos Metodolgicos
Con el propsito de dar cumplimiento a los objetivos propuestos por la investigacin,
fue necesario el desarrollo previo de los edificios mediante el uso del software
STAAD.Pro, de ah que para calcular los edificios se necesit conocer las cargas que
van a soportar la losa de piso y entre pisos. Estas cargas estn expresadas en la norma
COVENIN y son las siguientes:
Para entre pisos:
Peso losa acero. 150 kg/mt2 Peso cielo raso y ductos. 30 kg/mt2 Peso acabado. 100 kg/mt2 Peso tabiquera y paredes 100 kg/mt2 Sub-total.. 380 kg/mt2
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La losa de entre piso fue armada en la distancia ms corta por lo cual las vigas de
carga son las de menor distancia.
Figura 8: Losa entre piso
Luego de correr el programa se obtuvieron las reacciones de la losa de entre piso y
las fueron colocadas como carga distribuida a lo largo de la viga de carga de los
edificios. El apoyo 1 dio una reaccin de 808 kg/mts2 que es igual a la del apoyo 3 por
ser una viga simtrica con igualdad de cargas distribuidas, el apoyo 2 ubicado en la
mitad de la viga genera una reaccin de 2345 kg/mts2 es importante destacar que estas
fuerzas son en relacin con el eje y en direccin negativa.
Carga del apoyo 1 y 3 sealada en azul Carga del apoyo 2 en azul
Figura 9: Cargas de apoyo
1 2 3
380 Kg/
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Losa de techo: Peso propio losa acero:. 150 Kg/mts2 Peso por cielo rasos y ductos 30 Kg/mts2 Peso mortero e impermeabilizacin 100 Kg/mts2 280 Kg/mts2
De igual manera la losa de techo se dise utilizando como herramienta el programa
y fueron tomadas las reacciones las cuales trasmitieron a lo largo de la viga de carga
como se muestra a continuacin
Figura 10: Losa de techo
En el apoyo 1 se genera una reaccin de 611 kg/mts2 en direccin al eje y negativa
siendo la misma para el apoyo 3 por ser una viga simtrica uniformemente distribuida y
el apoyo 2 soporta una fuerza de 1775 kg/mts2.
De la siguiente manera fue distribuida en el edificio en los apoyos 1 y 3
Y en el apoyo 2 de esta manera
Figura 11: Distribucin de apoyo
21 3
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Una vez conocidas las reacciones de las vigas se procedi a aplicar las normas para
analizar los edificios bajo la norma de la AISC LRFD en el programa se realizaron los
siguientes pasos
Idealizar la estructura
Figura 12: idealizando estructura
Llevar el modelo del Wizard al Staad pro.
Figura 13: Traslado de Wizard al Staad pro
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Fueron agregados los apoyos en los nodos seleccionados en la figura 14.
Figura 14: Especificacin de soportes
Se procedi a definir la norma de diseo.
Figura 15: Seleccin de norma de diseo
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Agregar las cargas muertas y cargas variables antes calculadas en la losa de piso y entre piso.
Figura 16: cargas muertas y variables
Se mont la carga ssmica primero agregando el espectro de diseo calculado
por la tabla de la norma COVENIN 1756 se obtuvo el grupo del diseo en este
caso es grupo A porque son edificaciones que albergan instalaciones esenciales,
de funcionamiento vital en condiciones de emergencia o cuya falla pueda dar
lugar a cuantiosas prdidas humanas o econmicas.
Figura 17: Carga ssmica
Por ser del grupo A el valor de es igual a 1,30 la zona ssmica la se determin de la norma COVENIN 1756 tomando como lugar de ejecucin del proyecto donde la zona
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ssmica es nivel 7 obteniendo Ao 0,40. Para que el anlisis de las edificaciones fuese
ms fuerte se tom el suelo en peor estado que es un suelo arcilloso denominado como
suelos blandos.
Figura 18: Especificacin del suelo
El nivel de diseo tomado fue el 7 porque es el referido por la norma por el tipo de edificaciones que se est diseando.
Figura 19: Especificacin del nivel de diseo
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El factor de reduccin asumido fue el de 6,0
Figura 20: Factor de reduccin
Los valores de , To y T* se utiliz el tipo de suelo que para el caso de diseo
fue un tipo S4, as mismo se calculan los valores de
Figura 21: Tipo de suelo
Una vez calculados lo espectros fueron pasados al Staad proo y se procedi a
cargar ssmicamente la estructura en las tres direcciones x, y, z.
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Carga en el eje x
Figura 22: Cargar ssmica en la estructura. Eje x
Carga en el eje y
Figura 23: Cargar ssmica en la estructura. Eje y
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Carga en el eje z
Figura 24: Cargar ssmica en la estructura. Eje z
De esta manera y mediante el uso del software Staad Pro, fueron logrados los
diseos destacando la utilidad del programa el cual a partir del manejo sistematizado de
parmetros que son seleccionados y definidos por el usuario, se establece el diseo de
la estructura deseada, por ello fueron seleccionados dentro del campo de las normas
ASD y LRFD, adems de realizar la seleccin del tipo de suelo y las caracterizaciones
de orden ssmico tomando en cuenta los valores ofrecidos por la norma COVENIN.
Toda esta operacin garantiz los diseos requeridos para ejecutar el anlisis del
comportamiento de edificaciones en acero segn lo comprometi el estudio en sus
objetivos especficos.
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CAPITULO IV
ANLISIS DE LOS RESULTADOS
4.1. Anlisis del comportamiento de edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC ASD. Edificio doce pisos AISC ASD
Figura 25: Edificio de doce pisos diseado bajo la norma AISC ASD
En el edificio de doce pisos diseado bajo la norma AISC ASD el elemento ms
solicitado es la columna 86 que se encuentra en el primer piso en el prtico central, esta
columna compuesta por un perfil de seccin HE400B est actuando en la misma un
ratio de 0.799 llevando al perfil a que trabaje casi en su lmite que sera con un ratio de
1 solo falta el 20% para llegar al lmite.
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Figura 26: Edificio de doce pisos detalle de viga de carga
Figura 27: Seccin de la columna
De igual manera la viga de carga ms solicitada es la nmero 61 constituida por un
perfil de IPN 380 y est posicionada en el prtico central en el primer piso
Columna 86
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Figura 28: Edificio de doce pisos detalle de perfil I
El detalle del perfil l se muestra a continuacin
Figura 29: Detalle del perfil l
Columna 61
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Edificio 8 pisos AISC ASD
Figura 30: Edificio de 8 pisos prticos y columnas
Edificio de 8 pisos constituido por cuatro prticos siendo el prtico central en el nivel
del primer piso el ms exigido por las solicitaciones de carga. La columna mas cargada
es la columna del prtico central que tiene por nmero 58 con un ratio de 0.909 el perfil
utilizado para el diseo de la misma el cual es un HEA 280B
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Figura 31: Edificio de 8 pisos detalle de perfil
A continuacin detalle del perfil que constituye la seccin
Figura 32: Detalle del perfil
En el caso de las vigas la ms solicitada es la viga de carga que se encuentra en el
prtico central llevando un nmero 41 y un ratio de 0.928 constituida por un perfil ipn
360
Columna 58
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Figura 33: Detalle del perfil
A continuacin se muestra la seccin de la viga
Figura 34: Seccin de la viga
Viga 41
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Edificio 4 Pisos AISC ASD
Figura 35: Columna mas cargada
La columna mas cargada en el edificio es la nmero 42 llevando al elemento que
est compuesto a un 85% de trabajo dicho elemento es un perfil HE280B
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Figura 36: viga ms cargada
Detalle de la seccin de la columna
Figura 37: Seccin de la columna
La viga mas cargada en el edificio es la nmero 29 con un ratio de 0.865 se
encuentra en el primer piso prtico central
Columna 42
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Figura 38: Seccin de la columna
Detalle de la seccin de la viga
LR Figura 39: Seccin de la viga
Viga 29
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4.2. Anlisis del comportamiento de edificaciones en acero de cuatro ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC LRFD.
Edificio 12 pisos norma LRFD
Figura 40: columna de mayor carga
En la figura 40, se muestran las dimensiones del edificio de 12 pisos, el cual posee
una longitud de 36 mts con respecto al eje Y, mientras que para el eje Z es de 6mts, y 5
mts para el eje X, con una distancia entre pisos de 3 mts..
En el edificio de 12 pisos la columna que se encuentra ms cargada es la N86
ubicada en el primer piso del edificio esta columna est compuesta por un perfil
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HE260B, esta columna tiene un ratio de 0.941 exigiendo el mximo al perfil. Tomamos
dicha columna por ser la ms cargada en la estructura.
Figura 41: seccin de la columna HE260B A continuacin se muestra una figura de la seccin de la columna HE260B
Figura 42: seccin de la columna HE260B En dicho edificio la viga mas cargada es la nmero 62 ubicada en el primer piso en
el prtico del centro. Dicha viga de carga tiene un ratio de 0.866
Columna 86
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Figura 43: seccin de la columna HE260B
Llevando al perfil a un lmite de exigencia del 86%. A continuacin se muestra un
detalle del perfil utilizado para la viga IPN 300
Figura 44: detalle del perfil
Viga 62
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Edificio de 8 pisos norma LRFD
Figura 45: edificio de ocho pisos, columna que est sometida a mas fuerza
En la figura 45, se muestran las dimensiones del edificio de 8 pisos, el cual posee
una longitud de 24 mts con respecto al eje Y, mientras que para el eje Z es de 6mts, y 5
mts para e