TEMA 01

||Lenguaje y Comunicacin II

EL ENSAYO. Proyecto de Investigacin Formativa

PROBLEMAS OCASIONADOS EN LAS EDIFICACIONES POR FALTA DE ESTUDIOS ANTISSMICOSSUMARIO

DISEO ESTRUCTURAL DE VIVIENDAS1. Estructuras sin diseo ssmico

1.1. Principales caractersticas1.2. Prevencin de colapsos

2. Estructuras antissmicas2.1. Anlisis principales del diseo ssmico2.2. Respuesta ssmica de la estructura 2.3. Caractersticas de la estructura antissmica3. Comparacin del diseo sismorresistente y el diseo tradicional de las viviendas

3.1. Influencia del terreno3.2. Caractersticas de ambos diseos

INTRODUCCINLos terremotos son el mayor el peligro en un territorio. La actividad ssmica en un pas est relacionada con las condiciones tectnicas regionales y locales. Sin embargo tambin se ve influenciado por la accin humana, tal como lo dice Peter J. Smith (2002) Nuestro conocimiento de los terremotos es an incompleto, pero pruebas empricas nos ensean que la accin humana puede influir en su incidencia. Nos sigue diciendo que este conocimiento puede ser de una ayuda para aprender a modificar sus efectos y, ms tarde, a predecirlos.En las dos dcadas pasadas, desastres naturales ocurridos en diversas regiones del planeta causaron la muerte de 3 millones de personas y llevaron invalidez, lesiones, migraciones y miseria para muchos millones ms; este nmero de vctimas, a pesar de los esfuerzos de pases y de agencias internacionales para la ayuda humanitaria, se incrementa en 6% cada ao, es decir, el triple del crecimiento poblacional global. (Ruiz Botto, Jorge H. 1972).

Las construcciones como edificios, casas, viviendas, puentes y entre otras, son las que principalmente se ven influenciadas ante los movimientos producidos por la tierra. Las vibraciones originadas por los bruscos desplazamientos del subsuelo en el epicentro del sismo, se transmite como ondas terrestres. Estas son vibraciones de las partculas del suelo, en parte a travs del subsuelo, en parte a lo largo de la superficie terrestre. La vulnerabilidad de las estructuras suele reflejarse a travs de patologas que aparecen en las edificaciones. Estas pueden ocasionar mltiples efectos, desde pequeos daos y molestias para los ocupantes, hasta grandes fallas que pueden causar el colapso de la edificacin o parte de ella. Esto se debe a que el material constructivo es de mala calidad y hace que la proteccin sea ineficiente. En estos ltimos aos la tasa de crecimiento poblacional ha aumentado en gran manera. Segn el INEI Instituto Nacional de Estadstica e Informtica muestra que la poblacin peruana asciende a 30 millones 475 mil personas, y se calcula que para el ao 2021, el Per alcanzar los 33 millones 149 mil habitantes. Ante este aumento excesivo se ha podido notar, sobre todo en zonas urbanas, la gran presin que existe sobre la insuficiente y dbil infraestructura existente, dando lugar a edificios sobrepoblados. Esta situacin no est siendo contrarrestada por un incremento de la preparacin, a pesar de los avances realizados en las ltimas dcadas en la ingeniera estructural y en la ingeniera ssmica.

El problema como tal es el mal diseo de las construcciones existentes en aos anteriores hasta estas ltimas dcadas. Muchas de estas estructuras fueron construidas sin diseo sismorresistente por la inexperiencia de los ingenieros, trayendo como consecuencia el derrumbamiento de las edificaciones. Se ha realizado diferentes estudios con el propsito de desarrollar mtodos que puedan de alguna manera disminuir los daos ocasionados principalmente por terremotos, frente a esta problemtica.Desde tiempos muy antiguos los hombres han procurado dar soluciones a los daos producidos por los fenmenos naturales. Se han ingeniado de muchas maneras para poder protegerse de los peligros. Gracias a la intervencin de ingenieros civiles y arquitectos capacitados y experimentados en construcciones de edificios, en la actualidad una de las alternativas para reducir efectos producidos por los terremotos es optar por viviendas con diseo sismorresistente, las cuales nos brindarn mejor resistencia ssmica y mayor seguridad que otras estructuras comunes y corrientes ante estos desastres naturales.

Los objetivos a trazar en este trabajo son los siguientes: Describir la estructura de edificaciones antissmica y sus respectivas caractersticas. Asimismo mostrar las caractersticas de las edificaciones sin diseo sismorresistente. Y por ultimo comparar las construcciones con y sin diseo sismorresistente. Para ello hemos acudido a fuentes bibliogrficas que nos han brindado informacin bsica, til para su elaboracin. Las preguntas planteadas son: Por qu causas se generan grandes daos e inclusive colapsos en las construcciones ante un sismo? Qu caractersticas posee una estructura con diseo sismorresistente? Cules son las posibles soluciones al problema?RESUMEN

El presente trabajo es una recopilacin de fuentes bibliogrficas en el cual se va a dar a conocer aspectos bsicos acerca de los diseos estructurales de una edificacin de las viviendas. Uno de los problemas de hoy en da es el colapso de las edificaciones que se genera frente a un sismo. Como consecuencia de estos desastres muchos miles de personas pierden la vida, otros pierden sus viviendas, y gran cantidad de personas son afectadas. Lo que ocasiona la muerte no es el sismo, sino que al colapsar las construcciones aplastan a los habitantes. Esto se debe a que las viviendas estn mal diseadas para soportar las vibraciones ocasionadas por un movimiento telrico.Las edificaciones que sufren mayores daos cuando se producen fuertes terremotos son aquellas que no poseen diseo antissmico. Un gran porcentaje de viviendas, sobre todo en nuestra capital existe este tipo de problemas. Esto es producto de las invasiones de los habitantes quienes construyen sus viviendas en zonas en las cuales no han sido hechas estudios de terreno. En el desarrollo de la seccin primera del presente ensayo se har mencin de aquellas estructuras mal diseadas, que al producirse movimientos de la tierra sufren grandes daos; en la segunda seccin se har mencin de aquellas estructuras que poseen diseo ssmico, las cuales brindan mayor confiabilidad a las personas; por ltimo en la tercera seccin se har una breve comparacin entre ambas estructuras. En conclusin se ha podido conocer que en las estructuras mal diseadas exista cincuenta y tres veces ms la posibilidad de colapsar que otras estructuras con diseo sismorresistente ante la presencia de un terremoto.Palabras clave: estructura, diseo, vivienda, sismorresistente, construccin, edificaciones, sismos, fallas, colapsos

ABSTRACT

The present work is a compilation of bibliographic sources which will make known basics about the structural design of a building housing. One of the problems today is the collapse of the buildings generated against an earthquake. As a result of these disasters many thousands of people are killed, others lose their homes, and many people are affected. What causes death is not the earthquake, but crushed by collapsing buildings inhabitants. This is because the homes are poorly designed to withstand the vibrations caused by an earthquake.

The buildings suffered major damage when strong earthquakes occur are those that have no seismic design. A large percentage of homes, especially in our capital exists such problems. This is a result of the invasions of the people who build their houses in areas which have not been made field studies. Mention will be made of those poorly designed structures that the earth movements occur suffer major damage in the development of the first section of this essay; in the second section shall state structures that have seismic design, which provide greater reliability to people; Finally in the third section is a brief comparison between the two structures. In conclusion it has been known that poorly designed structures exist fifty-three times more likely to collapse than other structures with seismic design in the presence of an earthquake.Keywords: structure, design, housing, seismic, construction, buildings, earthquakes, faults, collapses

DISEO ESTRUCTURAL DE VIVIENDASLas viviendas son edificaciones que sus funciones principales son ofrecer refugio y habitacin a las seres humanos, brindando proteccin de las inclemencias climticas y de otras amenazas. Desde que ha existido el hombre, siempre ha tenido la necesidad de buscar donde refugiarse para contrarrestar las condiciones adversas de vivir a la intemperie. Desde la antigedad, para protegerse del clima o de las fieras, las personas solan refugiarse en las cuevas, pero al transcurrir de los aos comenzaron a construir sus propias viviendas. Durante estos ltimos aos la calidad de viviendas ha ido mejorando pasando de una construccin artesanal hasta llegar a construir viviendas diseadas para brindar mayor proteccin ante las posibles amenazas naturales.

1. Viviendas sin diseo ssmico

Antecedentes recientes como los terremotos ocurridos en indonesia en 2004, en Chile en 2010 y en Japn un ao ms tarde son demostraciones tangibles de la intensa actividad ssmica que se genera en la zona conocida como el Cinturn de fuego del Pacfico, de la que Per tambin forma parte. esta rea geogrfica que se extiende sobre 40000 kilmetros concentra alrededor del 80% de los fenmenos ssmicos que ocurren en el mundo. Como no se pueden determinar con exactitud cundo se producir un fenmeno de este tipo, los estudios de estimacin basados en estadsticas histricas son la nica herramienta existente que nos puede ayudar a presagiar lo que ocurrir en un futuro.Segn estudios realizados en la ciudad de Lima, el 70% de la poblacin vive en casas precarias, construidas sin especificaciones tcnicas adecuadas. Para el arquitecto Luis Gurmendi, director del IVUC, el inicio de la autoconstruccin se da con la aparicin de las invasiones. Esto se debe a que existe gran migracin del campo a la ciudad, lo cual genera que la nueva poblacin establecida en la capital se asentara en lugares inadecuados donde no exista planificacin de ningn tipo ni el debido estudio de suelos.En consecuencia a lo mencionado anteriormente las construcciones se llevan a cabo con el poco conocimiento de albailes sin la intervencin de ingenieros y arquitectos capacitados para realizar un diseo sismorresistente. Es por ello que las casas informales no presentan planos bien estructurados y en su edificacin hacen uso de materiales de bajo costo y de baja calidad. En consecuencia, estas edificaciones ante la influencia de los movimientos producidos por terremotos tienen cincuenta y tres veces ms la posibilidades de colapsar. Segn un informe, que se remonta a 2013,indica que unos 200 mil del milln 800 mil casas en colapsaran en caso de un terremoto.

Otro aspecto que influye es la proporcin largo y ancho. Una de las caractersticas de las viviendas mal diseadas es que presentan el largo de la estructura mayor a tres veces su ancho, siendo malas sus dimensiones y su simetra. Es por ello que en los elementos resistentes se generan vibraciones torsionales de la estructura y genera fuerzas elevadas en algunos elementos de la periferia.

1.1. Causas de las Fallas en las edificacionesCuando una estructura colapsa sin intervencin de algunas fuerzas externas, en general es debido a la acumulacin de deformaciones en el tiempo con la manifestacin de grietas y rajaduras o por la intervencin de algn movimiento del terreno o alguna sobrecarga imprevista en los diseos estructurales. Tambin puede ser debido a un deterioro de los materiales por el cual ha sido hecha la estructura, un ejemplo muy claro es la corrosin del acero, que debilita la capacidad de resistencia de la edificacin en zonas estratgicas, estas zonas que ya se encuentran afectados por la corrosin siempre van a afectar a toda la estructura en s. Afectando los mtodos de clculo que se dieron antes de la ejecucin.

La falla es una rotura en una masa rocosa frgil a lo largo de la cual se puede observar un movimiento relativo de sus lados, que es lo que la diferencia de las diaclasas, donde no hay desplazamiento. Se trata en general de una serie compleja de planos subparalelos (zona de fractura o de falla).Por qu se considera una falla: Considerado una falla como una estructura tridimensional, es evidente que no tiene una longitud indefinida, si no que las fallas empiezan y terminan. Su continuidad lateral s muy variable, hay fallas locales y fallas que se pueden seguir a grandes distancias. La cuanta de sus desplazamientos no es constante siendo variable su salto real a lo largo de la falla, amortigundose o desapareciendo en sus extremos laterales, resolvindose la geometra en fallas menores ms o menos ramificadas que se reparten las deformaciones, tambin mediante la reduccin gradual del desplazamiento, o mediante una distribucin adecuada de deformaciones elsticas. En profundidad tambin desaparecen de manera progresiva, ya que al aumentar la presin y la temperatura, los materiales se van comportando de modo ms plstico.

Las causa ms frecuentes de colapso de los edificios es la insuficiente resistencia a carga lateral de los elementos verticales de soporte de la estructura, las cuales son columnas y muros. La falta de reas transversales como muros o columnas, hace que al producirse el flujo de fuerzas de inercia desde las partes superiores hacia la cimentacin, genere fuerzas cortantes crecientes hacia los pisos inferiores de la estructura. Es por ello que se debe emplear elementos verticales porque permite resistir las cortantes producidas.

Una construccin se rompe en partes por qu ocurre que en la estructura sus resistencias internas no estn ya disponibles. Otra forma de decir eso es: La estructura colapsa porque no hay un camino para direccionar las cargas aplicadas hasta los apoyos. Se refieren a nuestra forma de pensar acerca de la estructura, enfatizandolo que no pudo lograr la estructura y que ocasion el colapso. Y el colapso progresivo, ocurre cuando hay un efecto domin. Primero colapsa parte de la estructura, a consecuencia de eso, las fuerzas se re direccionan hacia otras partes. Sin embargo, esto ocasiona un nuevo colapso parcial y una nueva redistribucin de fuerzas, hasta que no existe un camino alternativo que las cargas pueden seguir en la estructura.

Falla funcional: Ocurre cuando el uso normal de la estructura no puede continuar. Por ejemplo, deformaciones excesivas pueden causar que una construccin deba abandonarse, aunque no se prevea una forma de colapso.Modo de falla. Se refiere a la deformada o a la configuracin que adopta la estructura al inicio de la falla, o en un estado avanzado o final de la falla. Modos tpicos de falla pueden incluir grandes deformaciones, vibraciones con grandes amplitudes, temperaturas altas, etc. Por ejemplo, Propagacin de fractura en modo tipo I. O Pandeo localizado del rigidizador Kaminetzki (1991) clasifica los modos de falla en: pandeo elstico, fractura, deformacin plstica, creep, desgaste, corrosin e inestabilidad (falta de equilibrio). Causas de falla. Esta es la razn por la que se inici un modo de falla. Este concepto apunta a alguna deficiencia en el sistema estructural.

Consecuencias: Los terremotos producen distintas consecuencias que afectan a los habitantes de las regiones ssmicas activas. Pueden causar muchas prdidas de vidas al demoler estructuras como edificios, puentes y presas. Tambin provocan deslizamientos de tierras. Otro efecto destructivo de los terremotos, en especial los submarinos, son las llamadas olas de marea. Puesto que estas ondas no estn relacionadas con las mareas es ms apropiado llamarles olas ssmicas o tsunamis, su nombre japons. Estas paredes elevadas de agua han golpeado las costas pobladas con tanta fuerza como para destruir ciudades enteras. La licuacin del suelo es otro peligro ssmico, en especial donde hay edificios construidos sobre terreno que ha sido rellenado. La tierra usada como relleno puede perder toda su consistencia y comportarse como arenas movedizas cuando se somete a las ondas de choque de un sismo.

En cuanto a las fallas en los estudios de suelos, a pesar del estudio realizado, los diseadores tienen fama de ser bastantes conservadores en sus diseos, el suelo es bastante heterogneo, puede cambiar dramticamente de un punto a otro. Por ello es que la incertidumbre se mitiga con los factores de seguridad, en el diseo geotcnico o estudio de suelos se supone una resistencia del suelo que en la realidad podra ser dos o tres veces mayor, para la elaboracin de ensayos de campo y laboratorios y seguimientos en el momento de la construccin de las cimentaciones y sobre cimentaciones.

En el estudio de suelos, tambin se debe analizar detalladamente el rgimen de aguas bajo suelo, principalmente en reas donde el rgimen hidrodinmico ha cambiado en los ltimos tiempos por muchas causas, como la intervencin indiscriminada de corrientes de agua, las construcciones de obras de drenaje y la deforestacin, entre otras tienden a ser afectados por dicho problema. Normalmente se da a entender que los diseos de un proyecto cumplen con los estndares legales, es decir, cumplen con normas establecidas, despus de acaecer un evento tan trgico como el del edificio space, podramos decir que se invierte esta presuncin; as pues no se descartan las fallas cometidas en el estudio de los suelos, pero este proceso deber ser tratado con rigurosidad e imparcialidad con el nico fin de determinar si se ajust correctamente, estrictamente a los cnones de la ingeniera geotcnica.

Deficiencias en los materiales: es necesario verificar si los materiales usados en la construccin fueron adecuados. Para ello se realizan series de ensayos sobre material de escombros. Deficiencias en los espesores o en la geometra real con respecto a la geometra de diseo estructural. Las cscaras resisten debido a su forma particular y su respuesta es muy sensible a pequeas imperfecciones o desviaciones con respecto a una geometra especifica de diseo. Deterioro estructural: durante los aos de operacin de la estructura pueden haberse deteriorado las condiciones de los materiales con respecto a las condiciones iniciales. Tambin tensiones excesivas, no solo las tensiones en el conjunto de la estructura, sino tambin concentraciones de tensiones en zonas especiales con diseos especiales, como uniones entre partes de la estructura, aberturas para entrada de tuberas, puertas de acceso o de inspeccin, etc.

Por otra parte la ductilidad en estas edificaciones no es muy buena. Se producen fallas en aquellas columnas con escaso refuerzo trasversal. Las conexiones entre los elementos estructurales que tienen la funcin de resistir las fuerzas ssmicas son zonas crticas para la estabilidad de la construccin. Se presentan en ellas con frecuencia concentraciones elevadas y condiciones complejas de esfuerzos, que han dado lugar a numerosos casos de fallas. Tambin influye las conexiones entre muros y losas en estructuras a base de paneles, y entre vigas y columnas en estructuras de marcos son crticas, pues estas conexiones influye mucho en la resistencia de las edificaciones.La distribucin de sus partes de una edificacin es muy importante, ya que de ella depende en gran manera su estabilidad frente a un movimiento ssmico. En las construcciones en las cuales se producen intensas fallas no presentan una simetra adecuada en su estructura. Segn estudios realizados las fallas que se generan son las siguientes: falla de una conexin viga- columna de concreto, y generalmente es de tipo frgil, puesto que no son protegidas con el mayor cuidado. Un ejemplo dramtico de falla de conexin se tiene en edificios de losas planas, las cuales est apoyadas directamente sobre columnas, sin vigas. Es por ello que ante los esfuerzos cortantes elevados en las losas alrededor de la columna puede ocurrir una falla de punsamiento que dejan sin apoyo los sistemas de piso y da lugar a un colapso total de los pisos que dejan paradas solo las columnas.1.2. Prevencin de colapsosSegn las medidas tcnicas que se aplican para minimizar o evitar el colapso se puede utilizar los factores de seguridad, es decir, realizar clculos y diseos suponiendo cargas mayores a las esperadas, mejor dicho, cargas ampliadas, y suponiendo unas resistencias y calidades de los materiales menores a las exigidas en el diseo estructural. Con estos factores de seguridad se busca disminuir las incertidumbres propias de un proceso complejo como la construccin de una obra civil, tambin variar los procedimientos no solo la calidad de materiales, pero como base fundamental el factor humano que incluye la lgica, este factor incluye profesionales en las respectivas reas pero tambin grandes cantidades de personal, tienen que estar capacitados.

Las referencias para evitar un colapso debido al estudio geotcnico mejor conocido como estudio de suelos, tambin se emplean estos factores de seguridad, por lo que a criterio del diseador o encargado de dicho estudio, en los clculos realizados asumir una resistencia de suelo disminuida; es decir, el suelo en realidad soportara hasta 2 o 3 veces ms los esfuerzos que le impone la edificacin.

Otros aspectos que intervienen en la prevencin de colapsos en edificaciones es hablar sobre el diseo estructural, para minimizar el riesgo de que una estructura pueda colapsar, es la implementacin de una especie de fusibles, es decir, puntos diseados, y muchas tcnicas empleadas como la redundancia estructural, o hiperestaticidad, y requiere adems de los referidos fusibles o puntos de falla controla conocidas como rotulas plsticas, que la estructura no dependa de unos pocos elementos estructurales si no que haya multiplicidad de los mismos. Los diseos de muchos ingenieros se caracterizan por ser bastantes esbeltos, con grandes distancias entre columnas, denominado como luces en el argot tcnico. Se logra a travs de engrosamientos en las vigas al llegar a los apoyos, acartelamientos o cartelas en el argot tcnico, tambin la implementacin de muros estructurales relativamente delgados y tericamente, con la disminucin del tamao de las columnas, columnetas y placas. Se trata de un diseo nada conservador pero no necesariamente informal.

2. Estructuras AntissmicasLa opinin de que la seguridad ssmica de un edificio compete solamente al ingeniero civil responsable de la verificacin esttica, es falsa. Un diseo ssmico desfavorable a menudo es solo en parte subsanable mediante un laborioso clculo estructural. Tanto como el comitente como el arquitecto toman razn en la influencia fundamental del comportamiento ssmico de un edificio y deben tener en cuenta algunos aspectos importantes. La seguridad ssmica es tarea comn al arquitecto e ingeniero. En esta labor conjunta, la seguridad ssmica comienza con los primeros croquis del arquitecto y termina con el clculo del ingeniero civil. Puestoque el arquitecto es aquel que compone, integra y disea espacios edificables adecuados en un rea de terreno. Por otra parte el ingeniero civil se enfoca en la estructura de las construcciones, es por ello que su inters principal radica en que los materiales que va a utilizar se deben encontrar en las mejores condiciones. De esta manera la edificacin se construir aplicando todos los requisitos necesarios para obtener un diseo sismorresistente. La mayora de los reglamentos modernos de diseo ssmico establecen como objetivos, por una parte, evitar el colapso, pero aceptar el dao, ante un sismo de gran intensidad que se pueda presentar en la vida de la estructura. Tambin como dice Paz, M. (2002) En general, el objetivo de los cdigos es que un temblor de moderada intensidad no produzca dao estructural y que un fuerte temblor no produzca el derrumbamiento de la estructura Las edificaciones hechas con diseo sismorresistente por lo general son mucho ms favorables que cualquier otra estructura que no lo posea. Esto se debe a que la edificacin se disea y construye con una adecuada configuracin estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con una proporcin y resistencia suficiente para soportar los movimientos producidos por un terremoto. Por lo tanto en estas construcciones los daos son ms leves.

Desde el punto de vista de los reglamentos, cdigos y normas de construccin, es preferible que los diseos sean basados en criterios que prefieran fallas de tipo dctil antes que las de tipo frgil. Principalmente porque al permitir grandes deformaciones antes de llegar a la falla, dan tiempo a los habitantes para reparar o desalojar el inmueble. La ductilidad permite que el material empleado en la estructura, luego de ser sometido a fuerzas externas, la deformacin ocasionada regresa a su estado original. La masa y la rigidez de una construccin conforman parmetros necesarios para todo anlisis esttico o dinmico. En el anlisis dinmico, la capacidad de disipacin de energa de una construccin se convierte en una propiedad de mxima importancia. Una buena parte de las regulaciones para el diseo sismorresistente, se orientan a lograr construcciones que por s mismas tengan la mayor capacidad de disipacin de energa posible. La rigidez y resistencia que proporciona la estructura debe tener dos direcciones ortogonales, para ser capaz de soportar los efectos ssmicos en cualquier direccin y para mantener bajas las vibraciones torsionales. La rigidez a torsin debe ser alta, es por ello que se colocarn los elementos de arriostramiento sobre el permetro de la edificacin.2.1. Anlisis principales del diseo ssmicoEl estudio geotcnico es muy importante para lograr un buen diseo sismorresistente. Este estudio permite realizar la exploracin del subsuelo en el lugar en que se va a construir la edificacin. El ingeniero geotecnista debe elaborar un informe en el cual relacione la exploracin y los resultados obtenidos en el laboratorio. En el reporte se deben indicar los asentamientos esperados, su variabilidad en el tiempo y las medidas que deben tomarse para no afectar adversamente las construcciones vecinas.

Se toma en cuenta algunas etapas para conocer a grandes rasgos el diseo ssmico de una estructura. La eleccin de un sistema estructural adecuado debe ser capaz de absorber y disipar la energa introducida por el mismo sin que se generen efectos particulares desfavorables, como concentraciones o amplificaciones dinmicas. El diseo convencional de estructuras sismorresistente se fundamenta en los conceptos de ductilidad y redundancia estructural. La ductilidad permita reducir en forma significativa las fuerzas inducidas por sismos severos, teniendo en cuenta tambin la capacidad de disipacin de energa en los elementos de la estructura.El comportamiento ssmico de las edificaciones mejora en gran manera cuando se toma en cuenta ciertas condiciones. Debe haber simetra, tanto en la distribucin como en las rigideces, la cual permite que en la estructura no se genere excentricidad entre el centro de masa y el centro de rigidez, y por lo tanto evitar la torsin en la planta. Segn datos obtenidos, la mayora de daos severos o de colapso estructural han sido por causa de que la estructura ha sido asimtrica. El peso debe ser mnimo, especialmente en los pisos altos. De esta manera se evita que la parte inferior del edificio sufra daos. En cuanto a la seleccin y uso adecuado de los materiales de construccin, se consideran elementos fundamentales, cuya funcin es absorber y soportar las cargas que actan sobre l mismo trasmitindolas al terreno a travs de la cimentacin.El diseo estructural debe ser realizado por un ingeniero civil facultado para este fin. La estructura de la edificacin debe disearse para que tenga resistencia y rigidez adecuada ante las cargas mnimas de diseo prescritas por el reglamento, adems debe verificarse que posee rigidez adecuada para limitar la deformacin ante las cargas de servicio, de tal manera que no se vea afectado el funcionamiento de la edificacin.2.2. Respuesta ssmica de la estructuraLa respuesta ssmica de una estructura depende tanto de las caractersticas de la excitacin como de las propiedades dinmicas de la estructura misma, de la manera en que estos elementos se encuentran integrados y conectados para formar la estructura en su conjunto". Es importante que el sistema estructural tenga caractersticas tales que conduzca a la respuesta ssmica ms favorable. Es por ello que la estructura debe presentar un diseo adecuado juntamente con los elementos necesarios como la resistencia, la rigidez y capacidad de disipacin de energa en el rango inelstico, tomando como condicin su ductilidad. Gracias a estas condiciones es que se puede mitigar y controlar la respuesta de una edificacin ante un evento ssmico.Segn las investigaciones que se han llegado a realizar sobre los ltimos movimientos ssmicos y los daos que estos han ocasionado sobre las construcciones, han demostrado que para asegurar la estabilidad de los edificios no solo depende del anlisis estructural. Esto se debe a que la respuesta sismorresistente no depende nicamente de la estructura sino de todos los componentes que materializan a un edificio. Ha quedado demostrado que la reaccin ante un terremoto depender tanto como de la ubicacin, distribucin, conformacin y la relacin que existe entre todos los elementos constructivos de un edificio; cada pieza acta conjuntamente con el resto en funcin al diseo general del edificio. Es por eso que aunque las dimensiones de las piezas resistentes satisfagan los requerimientos derivados de un clculo numrico en funcin de las acciones smicas actuantes, esto no garantiza ni asegura una respuesta estructural adecuada frente a las agitaciones provocadas por los terremotos.

La respuesta ssmica estructural est ligada a la forma como los movimientos ssmicos del terremoto afectan la estructura a travs de su cimentacin. Existe una interactuacin entre las caractersticas del suelo subyacente, la rigidez y disposicin de la cimentacin y el tipo de sistema estructural de la edificacin que caracteriza los efectos smicos sobre ella. Al no tomar en cuenta lo mencionado anteriormente, puede conducir a variaciones apreciables entre la respuesta ssmica estimada y la respuesta real de la estructura. Por tanto es conveniente incluir los efectos de la interaccin suelo-estructura en el anlisis smico de la edificacin.Las respuestas ssmicas del material de una estructura son influidas en forma determinante por las caractersticas del material que la compone. Estas caractersticas principales son: el peso volumtrico del material, el cual define la masa de la estructura y por tanto influye en las fuerzas de inercia que se generan y en los periodos de vibracin. El mdulo de elasticidad del material, que es determinante en la rigidez lateral de la estructura y en su periodo. La forma de la curva esfuerzo- deformacin del material es importante ms all del solo mdulo de elasticidad. La ductilidad del comportamiento y la forma de los lazos de histresis definen el amortiguamiento inelstico.

Otra caracterstica que influye en la respuesta ssmica es el amortiguamiento viscoso. El tipo de amortiguamiento as considerado permite la disipacin de energa como fricciones internas, fricciones en los apoyos y en elementos no estructurales. El amortiguamiento vara significativamente con la amplitud de las vibraciones intensas. Es necesario el amortiguamiento para que no ocurran deformaciones graves en la estructura.2.3. Caractersticas de la estructura antissmica

Durante el sismo el cometido de una cimentacin es proporcionar al edificio una base rgida, la cual sea capaz de transmitir adecuadamente las acciones que se producen por la interaccin de movimiento del suelo y el de la estructura. Esto favorece para que no se generen fallas o deformaciones excesivas en el suelo de apoyo. De acuerdo al tipo de suelo, sern ubicadas las cimentaciones, siendo preferible en un terreno firme libre que no presente suelo blando.

Al reconocer que las fuerzas de inercia que actan son proporcionales a la masa y, como consecuencia, al peso del edificio, se debe procurar que este sea lo ms ligero posible. Se considera que a mayor altura de la edificacin, tambin aumenta la aceleracin introducida en l, por tanto es importante evitar masas excesivas en la parte alta del edificio. Lo que conviene y es ms favorable ubicar en los pisos bajos las reas donde contengan mayores concentraciones de peso, y evitar los apndices pesados en la punta del edificio. La masa de cada nivel debe ser ubicada en el centro de masa respectivo de cada nivel, ya que el edificio tiene simetra y la misma densidad en su rea, el centro de masa coincide con el centro de gravedad de la planta.Es fundamental luego de establecer el diseo de la estructura y su relacin que existe entre todos los elementos constructivos, evitar la excentricidad e. Se evita porque podra generar un momento torsor con el peligro de provocar el giro del edificio hasta llegar a deformarlo. La forma ms simple y adecuada para lograr evitar la excentricidad es obtener una distribucin simtrica de masas y rigideces, es decir con una configuracin regular de todo el diseo arquitectnico, tanto en la planta como en la elevacin. (Es por ello que el centro de masa como el centro de rigidez deben coincidir ambos. Sociedad Alemana de Ingeniera ssmica y dinmica estructural 19991)Las vigas compuestas por concreto y acero es de gran utilidad. El primero es utilizado para resistir los esfuerzos de compresin y el segundo los de traccin. Se hace de su uso para una mejor resistencia puesto que son elementos que estn constituidos por dos materiales los cuales se combinan en una unidad estructural para de ese modo aprovechar mejor las caractersticas de cada uno de ellos.

Para obtener estabilidad en la vivienda la forma de la planta es muy importante. Mientras ms compacta es la planta, entonces ms estable ser la vivienda. Una planta cuadrada es mejor que una rectangular, pero una circular es ms ptimo que las anteriores, ya que las plantas con ngulos no son muy recomendables, si estas fuesen necesarias se recomienda separar los espacios, la unin entre los mismos debe ser flexible y liviana. Objetivo final del diseo estructural: Es proveer una estructura segura y econmica para satisfacer una necesidad especfica. Por seguridad entendemos la capacidad resistente de la estructura para servir sin fallas durante su vida til. El diseo incorpora consideraciones de orden econmico, ya que siempre pueden haber soluciones alternativas, y para cada una de ellas un ptimo, o costo mnimo, al que se procura llegar.

3. Comparacin del diseo sismorresistente y el diseo tradicionales de las viviendas

3.1. Influencia del terreno El Per est ubicado en una zona ssmica y cada cierto tiempo ocurren terremotos que hacen que las viviendas mal construidas sufran daos importantes e inclusive colapsos parciales o totales. Los sismos pueden causar mucho dao a las viviendas, como romper los vidrios, se pueden caer los parmetros o rajar los muros. El dao estructural resulta del movimiento vibratorio errtico sobre el cual se apoya el edificio, y como consecuencia del complejo movimiento del suelo.

La ubicacin de una edificacin es de suma importancia, ya que de ella depende el tipo de cimentacin que va a adquirir la estructura. Conviene construir en lugares planos con suelo firme y resistente. Al presentarse lugares donde la ubicacin del edificio posea suelos blandos, es necesario buscar apoyo de la estructura en estratos firmes mediante cimentaciones profundas hasta encontrar tierra firme. Las cimentaciones normalmente constan de un cajn, cuya resistencia y rigidez naturales son tiles para distribuir las fuerzas ssmicas en el suelo, evitando los desplazamientos diferenciales. Existen muchos lugares que pueden ser inadecuados para una construccin, las cuales en un determinado tiempo traer consecuencias grandes. Algunos ejemplos son los siguientes: Las zonas de quebradas o laderas pronunciadas, zonas de derrumbe, zonas de relleno mal compactado, zonas inundables por crecientes de ros, sobre causes o acequias, sobre suelos de relleno sanitario o desmonte, en terrenos con la napa de agua muy alta, etc.3.2. Caractersticas de ambos diseosLa vivienda sismorresistente de albailera confinada de ladrillo est diseada y construida para que sus muros resistan a los terremotos. Su forma debe ser simple y simtrica en planta, sus muros resistentes deben estar muy bien construidos y siempre deben estar confinados por columnas y vigas de concreto armado. Se utiliza losa aligerada porque transmite toda carga que tiene encima como el peso propio, el peso de los tabiques, muebles y personas, hacia los muros. Al estar unida con los muros permite que estos trabajen en conjunto cuando ocurra un sismo.Las vigas y columnas de confinamiento son elementos de concreto armado construidos alrededor de los muros. Por otra parte los muros son los elementos ms importantes de la estructura de albailera. Sirven para transmitir toda la carga vertical de la losa aligerada a la cimentacin y para resistir las fuerzas ssmicas. Deben ser hechos de ladrillo macizo y estar confinados por vigas y columnas de concreto. Solo los muros bien confinados resisten bien los sismos. El sobrecimiento transmite las cargas de los muros a la cimentacin, tambin confina y protege a los muros del primer nivel. En cuanto al cimiento, es aquel que transmite al terreno las cargas de toda la estructura. Para que la vivienda resista mejor los sismos se debe disear con una buena forma y con una buena distribucin de los muros.Las viviendas comunes no presentan una buena simetra, en cambio la vivienda sismorresistente debe ser lo ms simtrica posible, tanto en la planta como en elevacin. Las losas aligeradas no deben tener demasiadas aberturas y se busca que los muros se construyan con simetra en la vivienda, tratando de tener la misma cantidad de muros en las dos direcciones. La proporcin largo y ancho, tambin influye en la construccin. Las viviendas mal diseadas presentan el largo de la vivienda mayor a tres veces su ancho, siendo malas sus dimensiones. Por otro lado las viviendas sismorresistente presentan un largo menor a tres veces al ancho, lo cual es mucho ms recomendable y favorable.

Normalmente en las construcciones realizadas por un albail sin experiencia las ventanas las ubica de una manera incorrecta, ya que no mantiene la simetra correspondiente y adecuada. Los vanos de las ventanas y puertas deben llegar hasta la viga soltera y debe ser ubicada en el mismo sitio que todos los pisos manteniendo una misma direccin. Tambin es muy importante que los muros del segundo piso estn bien ubicados constituidos sobre los muros del primer piso.Las losas en muchas de las edificaciones que no poseen una estructura antissmica adecuada son diferentes en cada piso sin mantener una buena proporcin en cada nivel. Lo ms conveniente es que todas las losas sean iguales en todos los pisos, manteniendo una proporcin adecuada y simtrica.

Otro problema de las malas edificaciones se encuentra en la abertura de las ventanas, tomando una longitud ms de la mitad del muro, estas las debilitan y pierden firmeza, tambin la estructura tiene pocos muros confinados en la direccin corta de la casa. Ante esto es necesario la construccin de vanos con una proporcin adecuada que tenga una longitud menor de la mitad del muro y que la edificacin debe tener muchos muros confinados; la misma cantidad tendr en ambas direcciones.Cuadro comparativoDiseo sismorresistenteSin diseo sismorresistente

Mano de obra calificada (ingeniero civil, maestro) Buena calidad de materiales

Dimensiones de vivienda bien proporcionada

Muros del segundo piso apoyados sobre los muros del primer piso

Columnas y vigas sin cangrejeras

Juntas de espesor uniforme entre ladrillos

Muros confinados

Cimentacin sobre suelo firme

Todos los muros a plomo

Vanos de puertas y ventanas bien proporcionados y ubicados que llegan hasta la losa Mano de obra no calificada

Materiales de mala calidad Columnas y vigas con cangrejeras

Armaduras expuestas

Planta de forma irregular

Pocos muros resistentes en las dos direcciones

Muchas aberturas en los muros Muros sin columnas de amarre

Muchas aberturas de loza de techo

Cimientos sobre suelo no firme o relleno sanitario

No hay continuidad vertical de vanos

Muros demasiados largos

CONCLUSIONESLos malos diseos de las estructuras de edificaciones sometidas a grandes movimientos ssmicos, se han visto muy perjudicadas, llegando algunas a su colapso total. Esto ha dependido de la inexperiencia de albailes, maestros de obra e incluso ingenieros y arquitectos que no han aplicado el material y la estructura adecuada para evitar grandes efectos. Es por eso que para una seguridad mayor ante la posibilidad de que se presenten desastres naturales tales como los sismos, nos vemos obligados a optar por viviendas con diseo sismorresistente las cuales nos brindarn mejor resistencia ssmica, aunque no se pueda evitar a un cien por ciento los daos ocasionados; se espera evitar el colapso, pero aceptar el dao. Por lo tanto despus de conocer rasgos bsicos acera de las edificaciones que tienen y no tienen diseo sismorresistente, como futuros ingenieros tenemos la responsabilidad de disear estructuras que mejoren las condiciones de vida de las personas, para ello se tendr que aplicar los conocimientos adquiridos.REFERENCIAS BIBLIOGRFICASA. Godoy, Luis. 2005. Mecnica avanzada de materiales. Espaa: Revert.

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Sarria Molina, Alberto. 2008. Terremotos e Infraestructura. Bogot, ColombiaVillarreal Castro, Genner. 2006. Interaccin Ssmica suelo-estructura en Edificaciones con Zapatas Aisladas. Lima, Per: asamblea Nacional de Rectores.

DESCRIPCIN BREVE DEL PROBLEMA A INVESTIGAR

Las construcciones como edificios, casas, viviendas, puentes y entre otras, son las que principalmente se ven influenciadas ante los movimientos producidos por la tierra. Las vibraciones originadas por los bruscos desplazamientos del subsuelo en el epicentro del sismo, se transmite como ondas terrestres. Estas son vibraciones de las partculas del suelo, en parte a travs del subsuelo, en parte a lo largo de la superficie terrestre. Es La vulnerabilidad de las estructuras suele reflejarse a travs de patologas que aparecen en las edificaciones. Estas pueden ocasionar mltiples efectos, desde pequeos daos y molestias para los ocupantes, hasta grandes fallas que pueden causar el colapso de la edificacin o parte de ella. Esto se debe a que el material constructivo es de mala calidad y hace que la proteccin sea ineficiente. En estos ltimos aos la tasa de crecimiento poblacional ha aumentado en gran manera. Segn el INEI Instituto Nacional de Estadstica e Informtica muestra que la poblacin peruana asciende a 30 millones 475 mil personas, y se calcula que para el ao 2021, el Per alcanzar los 33 millones 149 mil habitantes. Ante este aumento excesivo se ha podido notar, sobre todo en zonas urbanas, la gran presin que existe sobre la insuficiente y dbil infraestructura existente, dando lugar a edificios sobrepoblados. Esta situacin no est siendo contrarrestada por un incremento de la preparacin, a pesar de los avances realizados en las ltimas dcadas en la ingeniera estructural y en la ingeniera ssmica.

El problema como tal es el mal diseo de las construcciones existentes en aos anteriores hasta estas ltimas dcadas. Muchas de estas estructuras fueron construidas sin diseo sismorresistente por la inexperiencia de los ingenieros, trayendo como consecuencia el derrumbamiento de las edificaciones. Se ha realizado diferentes estudios con el propsito de desarrollar mtodos que puedan de alguna manera disminuir los daos ocasionados principalmente por terremotos, frente a esta problemtica.

Desde tiempos muy antiguos los hombres han procurado dar soluciones a los daos producidos por los fenmenos naturales. Se han ingeniado de muchas maneras para poder protegerse de los peligros. Gracias a la intervencin de ingenieros civiles y arquitectos capacitados y experimentados en construcciones de edificios, en la actualidad una de las alternativas para reducir efectos producidos por los terremotos es optar por viviendas con diseo sismorresistente, las cuales nos brindarn mejor resistencia ssmica y mayor seguridad que otras estructuras comunes y corrientes ante estos desastres naturales.

Las edificaciones que sufren mayores daos cuando se producen fuertes terremotos son aquellas que no poseen diseo antissmico. Ante esta hiptesis, los objetivos a trazar en este trabajo son los siguientes: Describir la estructura de edificaciones antissmica y sus respectivas caractersticas. Asimismo detallar las edificaciones sin diseo sismorresistente. Y por ltimo comparar las construcciones ssmicas con y sin diseo sismorresistente. Para ello hemos acudido a fuentes bibliogrficas que nos han brindado informacin bsica, til para su elaboracin. Las preguntas planteadas son: Por qu causas se generan grandes daos e inclusive colapsos en las construcciones ante un sismo? Qu caractersticas posee una estructura con diseo sismorresistente? Cules son las posibles soluciones al problema?IMPORTANCIA DEL ESTUDIOFrente a las malas condiciones que se han podido observar en las construcciones tales como edificios, puentes y otros, desde algunos aos atrs ha aumentado el inters de las personas, sobre todo en ingenieros y arquitectos por conocer la forma de reducir los daos en las edificaciones ocasionados por los terremotos. Para ello han creado diseos estructurales que permitan al edificio soportar los movimientos ssmicos y reducir los daos que puedan ocasionar. Es por eso que la importancia del presente trabajo es dar a conocer que las edificaciones que presentan un mal diseo en su estructura pueden colapsar ante un evento ssmico. Por otro lado las edificaciones que presentan un diseo sismorresistente es mucho ms confiable, ya que los daos producidos a causa de un terremoto son menores. En conclusin el estudio realizado nos permite tener una nocin bsica acerca de las construcciones mal diseadas, pero tambin de construcciones que tienen diseos sismorresistente, y nosotros como futuros ingenieros desde hoy debemos tomar inters en temas que son de gran utilidad en nuestra carrera profesional.

METODOLOGA DE ESTUDIO

El presente trabajo de investigacin se ha realizado gracias a la recopilacin de informacin bibliogrfica extrada de libros de la biblioteca de la Universidad Catlica Santo Toribio de Mogrovejo y se ha hecho uso de los libros que se encuentran en la va web. El contenido obtenido ha sido til para plantear el problema sugerido y organizar el desarrollo. Los procedimientos utilizados en el presente trabajo han sido el subrayado y el resumen. Al plasmar la informacin de fuentes bibliogrficas se han utilizado citas.

OBJETIVOS

1) Demostrar que los grandes daos y colapsos de las edificaciones ante un sismo es a consecuencia de su mal diseo

2) Explicar la importancia del diseo sismorresistente de una edificacin3) Comparar las construcciones con y sin diseo sismorresistenteESTRUCTURA DEL ENSAYO (SUMARIO O PLAN DE REDACCIN)

Macro

SecuenciaSecuenciasMicrosecuenciasReferencias bibliogrficas

impresas y virtuales

(libros, artculos cientficos, monografas, etc.)

Introduccin Tema

Descripcin del problema

Importancia del estudio

Metodologa

Objetivos

Hiptesis

Estructura del trabajo

Desarrollo

1. Estructuras sin diseo ssmico1.1. Principales caractersticas1.2. Prevencin de colapsosGallegos, Hctor y Carlos Casabonne. (2005) pg: 373

A. Godoy, Luis. 2005. Duque Escobar, Gonzalo. 2010.Caballero Miranda, Cecilia. 2009. Sismos y terremotos. Editorial Revert, S. A.

2. Estructuras antissmicas

2.1. Anlisis principales del diseo ssmico2.2. Respuesta ssmica de la estructura2.3. Caractersticas de la estructura antissmicaAsociacin Colombiana de ingeniera ssmica. (2006) pg. 57

Bazn Enrique. (2009). Pg. 38,39, 151

Paz, M. (2002).Rojas Contreras, A. (2012). Pg. 44,135

Sarria Molina, A. (2008

3. Diferencias de estructuras con y sin diseo ssmico1.1. Influencia de la ubicacin en las diferentes estructuras

1.2. Particularidades de las estructuras

Blondet, M. (2007) pg. 12-19

Lpez G. Fernando y Carlos Lpez. (2006.)

Paz, M.(2002)

Creixel M. J. (1992)

Bozzo, L. (2004)

ConclusionesMuchas las construcciones colapsan debido a su mal diseo

El diseo sismorresistente es capaz de soportar movimientos ssmicos

Para una mejor seguridad se optara por construir una vivienda sismorresistente

CRONOGRAMA DE PRESENTACIN

FechaAccinObservacin

.. / .. / 2014Plan de Investigacin

.. / .. / 2014Avance 01

.. / .. / 2014Avance 02

.. / .. / 2014Avance 03

.. / .. / 2014Exposicin

CARTOGRAFA DEL PLAN DE INVESTIGACIN FORMATIVA: ENSAYO

ENSAYO: PROBLEMAS OCASIONADOS EN LAS EDIFICACIONES POR FALTA DE ESTUDIOS ANTISSMICOS

PROBLEMA

PREGUNTAS DE INVESTIGACIN

OBJETIVOS

SECUENCIAS

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Por qu causas se generan grandes daos e inclusive colapsos en las construcciones ante un sismo?

Qu caractersticas posee una estructura con diseo sismorresistente?

Cules son las posibles soluciones al problema?

MAL DISEO EN LAS CONSTRUCCIONES

Demostrar que los grandes daos y colapsos de las edificaciones ante un sismo es a consecuencia de su mal diseo

Explicar la importancia del diseo sismorresistente de una edificacin

Comparar las construcciones con y sin diseo sismorresistente

SECCIN I

Estructuras sin diseos ssmicos

SECCIN II

Estructuras antissmicas

SECCIN III

Comparacin del diseo sismorresistente y el diseo tradicional de las viviendas

Gallegos, Hctor y Carlos Casabonne. (2005) pg: 373

A. Godoy, Luis. 2005.

Duque Escobar, Gonzalo. 2010.

Caballero Miranda, Cecilia. 2009. Sismos y terremotos. Editorial Revert, S. A.

Asociacin Colombiana de ingeniera ssmica. (2006) pg. 57

Bazn Enrique. (2009). Pg. 38,39, 151

Paz, M. (2002).

Rojas Contreras, A. (2012). Pg. 44,135

Sarria Molina, A. (2008)

Blondet, M. (2007) pg. 12-19

Lpez G. Fernando y Carlos Lpez. (2006.)

Paz, M.(2002)

Creixel M. J. (1992)

Bozzo, L. (2004)

HIPTESIS: LAS EDIFICACIONES QUE SUFREN MAYORES DAOS CUANDO SE PRODUCEN FUERTES TERREMOTOS SON AQUELLAS QUE NO POSEEN DISEO ANTISSMICO.

Smith J. Peter y Wilson. 2002. introduccin a las Ciencias de la Tierra. Espaa: Revert.

Bazn, Enrique. 20013.Diseo Ssmico de Edificios. Mxico: Lumisa.

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