Planificación y Técnicas

                        Stefan Sánchez

Estudiante de ing. Civil de la UNET

PLANIFICACIÓN Y TÉCNICAS PARA EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES

La sismorresistencia es la ciencia que se encarga que las edificaciones sean capaces de resistir la acción de las fuerzas causadas por sismos frecuentes aunque se presenten daños, en el caso de un sismo muy fuerte. “La disminución de la respuesta estructural es el objetivo en el diseño sismorresistente, garantizando una adecuada resistencia” (Thomson, 2008, p.2) una edificación sismorresistente no colapsará ya que esto contribuye a que no haya pérdida de vidas. Se dice que una edificación es sismorresistente cuando se diseña y construye con una adecuada configuración estructural suficiente para soportar un sismo aunque “siempre existe la posibilidad de que se presente un terremoto aún más fuerte que los que han sido previstos y que deben ser resistidos por la edificación sin que ocurran daños” (Carrillo, 2002, p. 14).

Para lograr una estructura sismorresistente se tiene que cumplir con algunos principios, es decir, la geometría debe ser sencilla en planta y en elevación, ya que las formas complejas, irregulares o asimétricas causan un mal comportamiento cuando la edificación es sacudida por un sismo, además  un edificio debe contar con bajo peso, ya que siendo mas liviana la estructura, menor es la fuerza que tendrá que soportar, también  hay que tener en cuenta que “variar la masa de la estructura no es sencillo por efectos de costo y por el peso intrínseco de los materiales utilizados en construcción”(Gómez, 2008, p. 79). Mayor rigidez, buena estabilidad, suelo firme y buena cimentación también son un buen aporte a la resistencia de un edificio.

Cabe destacar que la cimentación de una estructura sismorresistente es una parte muy importante en la cual no debe ahorrarse ni materiales ni cuidado, ya que las cimentaciones son las encargadas de transmitir al suelo las cargas dinámicas y estáticas para una buena cimentación se requiere de un buen terreno, este puede ser arenoso o arcilloso ya que cuidando que las cargas estén bien repartidas en la planta del edificio se puede lograr una muy buena estabilidad, por el contrario, el terreno vegetal no será nunca un buen lugar para asentar un edificio ya que es muy inestable.

En la etapa de planificación en sí, los arquitectos y los ingenieros deben trabajar para asegurar que las características desfavorables se eviten, estas pueden ser, edificios con esquinas como U, V, H, estos defectos se pueden evitar con la toma de los edificios en dos partes mediante una separación de las juntas, los edificios que tienen menos columnas o muros en una planta en particular tienden a daños o hasta el colapso.

Hoy en día la ingeniería ha desarrollado técnicas con el fin de disminuir las fuerzas que los sismos ejercen sobre los edificios, como pueden ser: la aislación sísmica de base, que consiste en la implementación de aisladores sísmicos, estos dispositivos absorben la energía que un terremoto transmite a una estructura mediante deformaciones elevadas, otra técnica usada hoy en día en edificios de gran altura es la implementación del amortiguador de masa, también conocido como péndulo antisísmico que es un sistema de absorción de vibraciones mediante el balanceo de un contrapeso.

De esta manera, para acercarnos más al conocimiento de la acción de un sismo sobre un edificio se hace necesario la implementación de un simulador de sismos ya sea a escala o de gran tamaño, este elemento usado hoy en día puede simular sismos de casi cualquier magnitud y sus movimientos pueden ser en tres ejes: X, Y y Z.

Como ejemplos de edificaciones sismorresistentes, se pueden ver: La Torre Mayor, considerado uno de los edificios mas seguros del mundo y el más seguro de Latinoamérica, cuenta con 98 amortiguadores sísmicos que reducen al mínimo su desplazamiento durante un sismo, también se encuentra el edificio Taipei 101, que cuenta con 106 plantas, este edificio contiene en el piso 92 el antes mencionado amortiguador de masa.

  

  

Referencias

Carrillo, A. (2002). Comportamiento sísmico y alternativas de rehabilitación de edificaciones. Tesis doctoral no publicada, Universidad De Los Andes, Bogotá, Colombia.

Gómez, D. (2008). Sistemas de control para la protección de estructuras civiles sometidas a cargas dinámicas. Trabajo de grado no publicado, Universidad Del Valle, Cali, Colombia.

Thomson, P (2008). Sistemas de control para la protección de estructuras civiles sometidas a cargas dinámicas. Trabajo de grado no publicado, Universidad Del Valle, Cali, Colombia.     ...

Entrevista al Ingeniero Civil Pedro Cazallas

Comportamiento de las estructuras de hormigón sometidas a cargas Sísmicas intensas.

Yeiner mariño
Estudiante de Ing. Civil de la UNET

                                              

                                                ESTRUCTURAS SISMORRESISTENTES

Hoy por hoy vemos que el cambio de la vida rural a la urbana es inminente y por ende conlleva a múltiples exigencias de construcción que alberguen una gran cantidad de personas como grandes capitales  en áreas muy pequeñas o en ciudades muy populosas entonces en caso de producirse un sismo la perdida de vidas y dinero serian incalculable por estas causas es necesario prevenir los efectos de dichas catástrofes mediante la construcción de obras que resistan sismos muy intensos. Las construcciones verticales son las  más usadas en dichas ciudades populosas, ya que albergan una gran cantidad de personas en un pequeño espacio, estas construcción tienden hacer vulnerables a los sismos, debido a que no se toman las medidas necesarias para su construcciones sismo resistentes.

                                                “La gran demanda de servicios que presenta
                                              las tendencias   actuales implica obras que alber-
                                              guen   grandes  capitales en áreas muy pequeñas
                                               o en ciudades muy populosas entonces en casos
                                                de producirse un sismo las pérdidas de vidas y
                                                               dinero  serian  incalculables”.
                                                                Andrés Leandro Lobo  (2007).

Durante un sismo intenso, las estructuras sufren violentas sacudidas en distintas trayectorias. En ese movimiento el sistema estructural sufre distintas deformaciones y daños por acciones de flexión. Cada daño a la estructura  rígida genera su relativo  esfuerzo que al actuar sobre el volumen del mismo o de los diferentes elementos estructurales, depositan y liberan energía a través del movimiento sísmico, si los elementos de la  estructura consiguen  liberan un gran cantidad de energía de la cual absorben será muy favorable  para ella ya que podrá resistir el efecto del sismo intenso. Por otro lado si no logra liberar tal energía puede resultar ruinoso para la construcción ya que la liberación de esta energía se consigue a través de daño, que de alcanzar altos niveles puede llevar al colapso de la estructura.

  (Gallego y Sarria. 2009)

                                            “si los elementos estructurales son capases
                                            de liberar una buena cantidad de energía que
                                              absorben, mui seguramente la estructura
                                             así conformada será apropiada pararesistir
                                                  el efecto del sismo intenso". (p. 29)

La energía sísmica que se desplaza en el terreno por medio  de ondas, llega a la estructura en términos de la superposición. Y su Angulo de llegada de las ondas superficiales  coincide o son similar a la línea vertical y  en caso de suelo blando la edificación recibe impulsos en todas direcciones lo que si conlleva a la destrucción de la estructura si no se toman en cuenta los procedimientos adecuado para la construcción de la estructura, por lo que al diseñar cuidadosa mente las uniones de las columnas y vigas  cuidadosamente por que  esta requiere ser lo mas simétrica posible, ya que si combinamos los ingredientes básicos del concreto (cemento, agregado, arena, agua)  se en proporciones adecuadas se produce un material relativamente  frágil que presenta comportamientos inelásticos ( no regresa a su sitio de origen después de ser sometido a una carga) y al ser combinado con acero adquiere una resistencia muy alta a lo que se le llama concreto armado.

 segun (Gallego y Sarria. 2009)

“Las fuerzas de inercia tienen una magnitud
 igual al producto de la masa movilizada por
 la aceleración absoluta que interviene la
cual usual mente es o tiende hacer diferente
 de la aceleración sísmica que excitaa la
cimentación”. (p.133)

La técnica para lograr diseños de construcción resistentes a la acción de los sismos intensos son las de reforzamiento de su estructura, base, uniones de columnas y vigas  porque es allí donde ocurre la mayor inercia o friccion, por lo que estas son las que le dan su estabilidad y firmeza al momento de un sismo intenso.

Referencias

- Lobo, A. (2007) Métodos de reforzamiento a estructuras sismo resistentes “Recuperado el” 5, setiembre  2012, “de” URL
http://www.slideshare.net/andresloboval/artculo-cientifico

- Gallego, M. Sarria, A.  (2009)  El concreto y su comportamiento patológico al momento de un sismo. México: Editorial Limusa México

 

                                

Resistencia de los materiales

José Caicedo

Estudiante de Ing. Civil de la UNET

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES EN EDIFICACIONES, DISEÑO  Y CALCULO LAS OBRAS DE INGENIERÍA:

                La resistencia de los materiales es una disciplina de la ingeniería mecánica y la ingeniería estructural, ella estudia los sólidos deformables mediante la resistencia, las fuerzas aplicadas, las cargas o acciones, los esfuerzos y desplazamientos que presentan al momento de ser trabajada.
La resistencia de los elementos se define, como la capacidad de resistir esfuerzos sin deteriorarse, es decir, resistir fuerzas aplicadas exteriores sin romperse o adquirir deformaciones permanentes. (Mercedez, R. 2008)

                

                   Con respecto al principio de la rigidez relativa de los sistemas elásticos, según este principio después de aplicársele las fuerzas exteriores, la forma del solido no varía de forma significativa, a causa de ello, las condiciones se expresan como si el sólido tuviera la misma forma, es decir, que no se ha deformado o cambiado sus dimensiones después de producirse la deformación. (Egor, P. 1982)

                En cuanto al principio de superposición de efectos expresa que, los desplazamientos y tensiones en punto de un sólido elástico sometido a varias fuerzas exteriores directamente aplicada, son respectivamente la suma de los desplazamientos y las tensiones que se producen en dicho punto por cada fuerza actuando aisladamente, dicho de otra manera, la deformación que sufre el sólido por causa de varias fuerzas exteriores son equivalentes a la suma por cada una. (Egor, P. 1982).

                En relación con el principio de Saint-Venant, establece que mientras más distancia exista entre los puntos de la superficie del sólido en los que se aplica determinada fuerzas externas, las deformaciones son prácticamente iguales para todos los sistemas de fuerzas que sean estáticamente equivalentes al lado. (Domingo, J. 2008)

                Existen algunos tipos de deformaciones, esfuerzos y aislaciones, por ejemplo:

                Deformación simple: Si sabemos que el máximo efecto de una fuerza es el aplicado a la sección perpendicular a dicha fuerza, entonces podemos decir que para que pueda ser considerado “uniforme” la resultante de las fuerzas debe pasar por el centro de gravedad de la sección. Este tipo de esfuerzo se le conoce como esfuerzo axial; luego que ocurre el mismo, simplemente produce alargamiento y acortamiento cuando es comprensión.
El caso contrario a este esfuerzo es el esfuerzo cortante, conocido también como esfuerzo tangencial y ocurre a todo lo largo de la sección que resiste las cargas aplicadas.

                Otro punto es el de la Aislación Sísmica y Disipación; durante la última década la aislación sísmica ha comenzado a ser considerado seriamente como una alternativa en el diseño sismorresistente  de estructuras, especialmente en aquellos casos en donde se busca el mayor desempeño sísmico para las estructuras y sus contenidos.                
El excelente desempeño de las estructuras aisladas ha aumentado considerablemente el nivel de seguridad para las personas y para la operabilidad de las estructuras después de un sismo.

                El desempeño de la estructura aislada no solo involucra la protección de la vida durante un sismo severo sino también la reducción del daño de la estructura y sus contenidos. De esta forma, los requerimientos del diseño son una combinación de ambos objetivos: protección a la vida y reducción del daño. En relación con los requerimientos se dividen en dos niveles sísmicos: Nivel sísmico del diseño (SDI) es utilizado comúnmente en el diseño de estructuras convencionales, consiste con una probabilidad de excelencia de 10% en 50 años. Por otra parte, el Nivel sísmico máximo posible (SMP) corresponde al máximo nivel de movimiento del suelo que puede ocurrir dentro del marco geológico conocido y ha sido definido como el nivel que tiene una probabilidad de excedencia de un 10% en un periodo de 100 años. (Egor, P. 1982).

                En conclusión la resistencia de los materiales es el desarrollo de herramientas analíticas que procesan los distintos tipos de sólidos deformables, estas herramientas se usan para un mayor desempeño en edificaciones o cualquier tipo de construcción. A partir de estas herramientas se han creado distintos tipos de soluciones para los problemas de las deformaciones, como por ejemplo los métodos de aislación en estructuras para aumentar el nivel de seguridad y operabilidad después de un sismo.       

                                                                  Referencias:

- Mercedez, R. (2008) La resistencia de materiales. Recuperado en Julio del 2012, de http://vlex.com.ve/tags/resistencia-de-los-materiales-de-construccion-1079788

- Egor, P. (1982). Introducción a la mecánica de los sólidos (4ª Ed.). México D.F., México: Editorial Limusa México

-Domingo, J. (2008) Introducción a la resistencia de los materiales. Recuperado en Julio del 2012, de http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/resistencia-de-materiales-ingeniero-tecnico-en-obras-publicas/contenidos/%20Tema-Introduccion.pdf

Características elementales de una estructura sismorresistente.

                                                        ESTRUCTURAS SISMORRESISTENTES 

                                                Características elementales de una estructura sismorresistente.

   En los últimos años el mundo ha sido sorprendido por distintos movimientos sísmicos que han dado origen a una gran variedad de desastres estructurales, como por ejemplo: la ruptura o desvanecimiento de ciertas edificaciones.  Por esta razón es evidente que los edificios más resistentes contra movimientos sísmicos son aquellos que tienen una verdadera planificación, con un diseño y una configuración estructural, los cuales son propicios a obtener la resistencia suficiente para soportar las fuerzas generadas por un sismo.

   Una estructura responde a un movimiento sísmico de diferentes maneras, según su configuración y su diseño, las características más elementales de este tipo de edificaciones son: el tipo de suelo donde se encuentra la edificación, los materiales utilizados en la construcción del mismo, la resistencia de dichos materiales, la forma de la estructura y su sistema de apoyo.

Según, Arnold y Reithman (1991) afirma que:

Mayormente cuando una edificación colapsa durante o después de un sismo, es a causa de    la carga vertical, la cual hace que el edificio caiga hacia abajo y no hacia adelante, esto también ocurre porque las fuerzas laterales  agotan cualquier posibilidad de resistencia estructural y por efecto de la fuerza de gravedad la estructura se debilita hacia abajo. (p.38)

   Por esta razón se deben estudiar cada una de las características de un edificio propicio para soportar las fuerzas de un sismo y no desvanecerse durante el mismo.

   Tomando en cuenta la forma de los edificios lo más probable es que durante un movimiento sísmico cada una de las secciones se muevan de manera distinta, es por esta razón que se recomienda que cada sección se construya por separado y se unan por medio de pasillos que permitan cierta estabilidad al momento de un sismo; también es recomendable construir edificios con una uniformidad tanto en su planta y alzado como en su sistema constructivo y materiales, debido a que en edificios de este tipo el cálculo contra sismos es mucho más fácil y concreto.

   Tomando en cuenta los materiales de construcción, para obtener un mejor resultado en cuanto a la resistencia de un edificio durante un sismo, se recomienda que los materiales sean de buena calidad para garantizar una resistencia suficiente por parte de la estructura, del mismo modo dicha esta estructura podrá absorber las energías que las fuerzas sísmicas le otorgan a edificio cuando estas actúan.

   En las fachadas dan mejores resultados los recubrimientos integrales, se deben usar elementos debidamente anclados para que las losas puedan sujetarse y les permitan moverse gracias a un espacio que se deja entre ellas, esto se hace con la finalidad de obtener un equilibrio entre el sismo y el edificio.

Así como lo dice, Creixell (1968) señala:

Una estructura sismorresistente normalmente se construye en un suelo firme que tenga una buena cimentación y así poder transmitir con seguridad el peso de la edificación al suelo. Sin embargo, las construcciones pueden ser rígidas o flexibles, dependiendo del tipo de terreno donde se construya y la distancia del edificio con respecto al epicentro del sismo. En terrenos suaves y en sitios alejados del epicentro, se recomiendan construcciones rígidas, porque los periodos del movimiento sísmico son más largos. En terrenos duros y cercanos al epicentro del sismo, se recomiendan construcciones flexibles, porque los periodos del movimiento sísmico son más cortos. (p.152)

   Basándonos en el tipo de estructura, una edificación tiene mayor resistencia sísmica si su estructura es sólida, simétrica, uniforme y continua; se recomiendan las estructuras de concreto armado o las de acero, construidas con verdaderas armaduras que tengan mayor rigidez. La mayoría de las estructuras sismorresistentes se caracterizan por las uniones de sus elementos, es decir, los empotramientos de sus viguetas en cada una de sus columnas.

   Es importante destacar que el edificio no se ve afectado por el movimiento del suelo sino por las fuerzas de inercia generadas internamente, esas fuerzas se generan a causa de la vibración del edificio durante un sismo. Creixell, J. (1968) define las fuerzas de inercia como “el producto de la masa por la aceleración (F=m*a)” (p.39). La masa es una característica del edificio, sin embargo, la aceleración es una función de la naturaleza del temblor, debido a que es una fuerza, por lo general, un aumento de la masa produce un aumento de la fuerza.

   Una edificación debe tener una planificación sismorresistente, la cual debe someterse a una serie de pruebas para poder calcular de manera concreta las diferentes respuestas del edificio al momento de un sismo; estas respuestas son cada vez más favorables si la edificación posee las características más adecuadas para una construcción sismorresistente, es decir, si se utilizan materiales de buena calidad, se construyen los edificios por secciones, se construyen en terrenos firmes con una buena cimentación y se construyen estructuras sólidas, simétricas y uniformes.

   Sin embargo, los sismos son impredecibles, por lo tanto, las edificaciones no siempre respondes según los cálculos realizados, es por esto que siempre se debe hacer un mantenimiento habitual en la edificación y así, ésta esté  preparada para propiciar la suficiente resistencia ante un sismo en cualquier momento.

*        Arnold, C. y Reitherman, R. (1991). Manual de configuración y diseño sísmico de edficios, volumen 1. (primera edición, ciencia y técnica, S.A). México: Grupo Noriega.

*        Bozzo, L. y Barbad, A. (2000). Diseño sismorresistente de edificios: técnicas convencionales y avanzadas. (edición es español). Barcelona, España: Reverté, S.A.

*        Creixell, J. (1968). Construcción antisísmica: criterios para su cálculo y diseño. (Compañía editorial continental, S.A).  Austin, Texas: continental.
Oriana Aponte
CI: 21469366