2.criterios de estructuración de las edificaciones de concreto
1. Criterios de Estructuración de las
Edificaciones de Concreto Armado
en el Perú.
Ing. Claudia Villanueva Flores
2. Antecedentes
• El concreto armado se empezó a usar en el
Peru a inicios de 1910. Anterior a esto solo
existía construcciones en base a ladrillo,
adobe, quincha o madera.
• Primeros pisos con adobe o ladrillo y las
segundas plantas de quincha o ladrillo.
• Los entrepisos planos utilizaba viguetas de
madera y en el caso de los techos curvos
madera o mampostería.
4. • Cuando aparece el cemento se inician las
obras en concreto simple y en concreto
armado cambiando la concepción del diseño
estructural.
• A pesar de todo, los sistemas estructurales en
base a muros de albañilería no cambian por el
contrario fusionan las estructuras
con
pórticos dando como resultado vigas,
columnas y muros de ladrillo.
7. Recuento histórico en el Peru
• 1910 -1950 Aparición de pórticos en una
dirección con losas apoyadas en la dirección
principal, siempre presente los muros de
albañilería que proporcionaban rigidez y
resistencia a las estructuras, los efectos
sísmicos no se consideraban todavía. Para
finales de 1940 el terremoto daña las
estructuras de adobe principalmente.
Las nuevas edificaciones de esas épocas por
la presencia de muros pasa desapercibida
sus defectos de estructuración.
9. • 1950 – 1970 Se empiezan hacer edificios de
mayor altura por lo que se eliminan los muros de
ladrillo de 25cm de espesor y se cambian por
muros delgados pensando que estos elementos
trabajaban solo como tabique y no aportaban
rigidez a la estructura. Para estos años todavía no
había ningún reglamento sísmico en el Peru.
En 1970 y 1974 de magnitud 8 se producen
grandes
sismos
que
producen
mucha
destrucción y daño tanto en las estructuras de
adobe como las de concreto armado de ese
entonces.
13. Tanque de agua de concreto armado completamente dañado – Lima - Terremoto 1974
14. • 1970 – 1980 Esta década representa muchos
cambios para los criterios de estructuración y
consideraciones sísmicas. En 1971 en USA el
ACI introduce por primera vez ACCIONES
PARA UN DISEÑO SISMO RESISTENTE.
• En el PERU se hace la primera normativa a raíz
de los terremotos de los años 66, 70 y 74.
• Empieza entonces a nacer conceptos de:
- DUCTILIDAD
- DEFORMACION LATERAL
- RIGIDEZ LATERAL Y TORSIONAL
15. • Entonces empiezan a nacer criterios de:
1.- MATERIALES ESTRUCTURALES
2.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES
3.- SISTEMAS ESTRUCTURALES
4.- SISTEMAS DE PISO
5.- SISTEMAS PARA EDIFICIOS DE VARIOS PISOS
16. 1.- MATERIALES ESTRUCTURALES
• 1.1 Propiedades estructurales básicas
- Las principales propiedades se obtienen de
curvas esfuerzo – deformación estas curvas
refieren a características de resistencia, de
rigidez y comportamiento inelástico.
- Esf max ----- Resist.
- Elast. -------- E
- Esf max ---- Factor Ductilidad
17. • 1.2 Principales materiales estructurales
- Primer material pétro a usarse fue la madera.
Debido a su resistencia en compresión y E alto,
pero bajo en tensión.
- Mampostería de piedra y sus variedades como
ladrillo, bloque concreto, ladrillo sillico
calcáreo, concreto simple.
- Concreto reforzado hoy en día el mas popular
buena resistencia a la compresión, durabilidad,
resistencia al fuego, moldeabilidad y
conjuntamente con el acero alta resistencia a la
tensión y ductilidad.
18. Las extraordinarias cualidades estructurales del
acero y alta resistencia a la tensión han sido
aprovechadas estructuralmente primero en el
concreto reforzado y el presforzado.
- Acero es el que tiene mejor resistencia, rigidez y
ductilidad. Comportamiento perfectamente
lineal y elástico hasta la fluencia. Lo que hace
predecir la respuesta de las estructuras de este
material.
- Aluminio alta resistencia , E bajo, peso bajo pero
alto costo uso limitado ejemplo aviones.
- Fibra de vidrio poco uso.
20. 2.1 Elementos lineales
Los elementos mas sencillos que pueden
identificarse en una estructura son aquellos que
se modelan como líneas.
Algunos ejemplos:
- Tirantes de losas
- Los contravientos de torres atirantadas
- Puentes colgantes.
26. 3.- SISTEMAS ESTRUCTURALES
3.1 Sistemas en paralelo
3.2 Sistemas formados por barras
3.3 Sistema a base de placas
3.4 Otros sistemas estructurales (combinación
anteriores)
27. 3.1 Sistemas en paralelo
Son estructuras formadas por arreglos de
elementos básicos con los descritos en el
capitulo 2.
3.2 Sistemas formados por barras
Con arreglos de barras puede formarse
esquemas estructurales diversos:
- Armaduras planas
- Armaduras espaciales
- Vigas Vierendeel
28. 3.3 Sistema a base de placas
- Sistema de muro y losa que forman marco en
una dirección.
- Sistemas con muros en dos direcciones.
3.4 Otros sistemas estructurales (combinación
anteriores)
29. 4.- SISTEMAS DE PISOS
4.1 Sistema de piso de placa sobre retículas de
vigas.
4.2 Sistema de piso de vigueta y bovedilla.
4.3 Sistema de losa plana de concreto reforzado
4.4 Sistema de losa de concreto con refuerzo de
lamina corrugada.
30. 5.- SISTEMAS PARA EDIFICIOS DE VARIOS PISOS
- Se tratara aquí esencialmente el sistema
vertical resistente de los edificios. Cuya
importancia crece a medida que aumenta la
altura.
- Los primeros sistemas estructurales fueron
probablemente la madera, uso para un piso y
podría usarse para muchos mas pisos pero su
uso es limitado por la seguridad contra
incendios.
31. - Los muros de carga de mampostería o
albañilería confinada han constituido sistemas
estructurales clásicos, pero tiene la limitación
de su escasa resistencia en compresión y en
tensión lo que obliga una alta densidad de
muros
con
espesores
considerables.
Actualmente se usa para edificios hasta 5
pisos.
- El material mas apropiado para la
estructuración con muros de carga en edificios
altos es el concreto.
36. N PISOS =
N SOTANOS =
SISTEMA ESTRUCTURAL =
USO EDIFICACION =
TIPO SUELO =
SISTEMAS DE PISO=
6
2
DUAL DIRECCION X
DUAL DIRECCION Y
VIVIENDA
SUELO BUENO
LOSA MACIZA, ALIGERADA 1D, 2D ALITEC
41. N PISOS =
N SOTANOS =
SISTEMA ESTRUCTURAL =
USO EDIFICACION =
TIPO SUELO =
SISTEMAS DE PISO=
13
6
MUROS DE CORTE EN LA DIRECCION X
MUROS DE CORTE EN LA DIRECCION Y
VIVIENDA
SUELO BUENO
LOSA MACIZA, ALIGERADA 1D, 2D PRE LOSA
47. Deformaciones de la estructura
Dirección Y
Dirección X
Story
AZOTEA
Diaphragm
AZOT
Load
SX
UX
0.033
TECHO12
TECHO12
SX
TECHO11
SX
TECHO10
TEHO10
SX
TECHO9
TECHO9
SX
TECHO8
TECHO8
SX
TECHO7
TECHO7
SX
TECHO6
TECHO6
SX
TECHO5
TECHO5
SX
TECHO4
TECHO4
SX
TECHO3
TECHO3
SX
TECHO2
TECHO2
SX
TECHO1
TECHO1
SX
SOT1
SOT1
SX
SOT2
SOT2
SX
SOT3
SOT3
SX
SOT4
SOT4
SX
SOT5
SOT5
SX
0.07
0.03
SY
0.0221
TECHO7
SY
0.0191
TECHO6
SY
0.016
TECHO5
SY
0.013
TECHO4
SY
0.01
TECHO3
SY
0.0072
TECHO2
SY
0.0046
TECHO1
SY
0.0025
SOT1
SY
0.0008
SOT2
SY
0.0006
SOT3
SY
0.0005
SOT4
SY
0.0003
SOT5
0.0001
0.07
TECHO8
SOT4
0.0003
0.07
0.0251
SOT3
0.0005
0.07
SY
SOT2
0.0007
0.44
TECHO9
SOT1
0.0009
0.57
0.028
TECHO1
0.0022
0.74
SY
TECHO2
0.0039
0.81
TEHO10
TECHO3
0.0061
0.88
0.0308
TECHO4
0.0085
0.95
SY
TECHO5
0.0111
0.95
TECHO11
TECHO6
0.0139
0.95
0.0338
TECHO7
0.0167
0.98
SY
TECHO8
0.0195
0.95
TECHO12
TECHO9
0.0224
0.95
UY
0.0346
TECHO10
0.0252
0.91
Load
SY
TECHO11
0.028
0.78
Diaphragm
AZOT
TECHO12
0.0307
TECHO11
Story
AZOTEA
despl
SOT5
SY
0.0001
0.27
2.28
2.28
2.28
0.07
2.28
2.28
0.07
2.28
2.28
0.03
2.28
2.28
0.07
2.28
2.28
0.57
2.28
2.28
0.71
2.28
2.28
0.88
2.28
2.28
0.95
2.28
2.28
1.01
2.28
2.28
1.01
2.28
2.28
1.05
2.28
2.28
1.01
2.28
2.28
1.01
2.28
2.28
0.98
2.28
2.28
0.95
2.28
2.28
1.01
2.28
2.28
0.03
2.28
48. Cortante Estático de la estructura
CALCULO DE LAS FUERZAS HORIZONTALES
Determinación de Cargas Laterales
Cargas Estaticas Equivalentes - NTE E.030
Cortante en la base :
V=
Z.U.S.C
*P
R
……………….(1)
Donde :
Z =Factor de zona
U = Factor de uso e importancia
S = Factor de Suelo
C =Coeficiente de Amplificación sísmica
R =Coeficiente de reducción de solicitación sísmica
P = Peso total de la Estructura
æ Tsö
C = 2.5*ç ÷ £ 2.5
èT ø
DIRECCION X
hn =
42.40
Ts =
T=etabs
DIRECCION Y
: Altura de la estructura
42.40
: Altura de la estructura
0.4
: Suelo bueno
0.4
: Suelo bueno
1.00
:X
1.25
T=etabs
:Y
ESTRUCTURA
C=
1.000
C <=2.5
C= 1.00
DIRECCION X
C=
0.798
C <=2.5
C= 0.80
DIRECCION Y
Datos :
Y
X
Z=
0.4
0.4
U=
1.0
1.0
S =
1.0
1.0
R=
4.5
4.5
Peso de la Estructura P :
Peso total = 17639.28
ton
Reemplazando de (1) tenemos:
CORTANTE EN LA BASE DIRECCION X:
V=
ZUSC/R=
1567.48 t
0.09
CORTANTE EN LA BASE DIRECCION Y:
V=
ZUSC/R=
1250.95 t
0.07
49. Cortante Dinámico de la estructura
CORTANTE DINAMICO X
Story
AZOTEA
TECHO12
TECHO11
TECHO10
TECHO9
TECHO8
TECHO7
TECHO6
TECHO5
TECHO4
TECHO3
TECHO2
TECHO1
Load
SX
SX
SX
SX
SX
SX
SX
SX
SX
SX
SX
SX
SX
CORTANTE DINAMICO Y
Story
Load
AZOTEA
SY
TECHO12
SY
TECHO11
SY
TECHO10
SY
TECHO9
SY
TECHO8
SY
TECHO7
SY
TECHO6
SY
TECHO5
SY
TECHO4
SY
TECHO3
SY
TECHO2
SY
TECHO1
SY
Loc
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
P
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
VX
136.67
442.95
610.84
729.33
819.71
897.88
974.56
1055.03
1138.8
1220.87
1294
1349.4
1378.95
Loc
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
P
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
VY
106.59
345.89
471.17
554.22
612.2
658.62
705.36
760.23
825.51
897.32
966.81
1022.89
1055.27
AMPLIFICACION
ESTATICO DINAMICO SCALE
1567.48
1378.95 NO ESCALE
1250.95
1055.27 NO ESCALE
51. N PISOS =
N SOTANOS =
SISTEMA ESTRUCTURAL =
USO EDIFICACION =
TIPO SUELO =
SISTEMAS DE PISO=
11
1
MUROS DE CORTE EN LA DIRECCION X
DUAL EN LA DIRECCION Y
VIVIENDA
SUELO BUENO
LOSA MACIZA, ALIGERADA 1D, FIRTH
57. N PISOS =
N SOTANOS =
SISTEMA ESTRUCTURAL =
USO EDIFICACION =
TIPO SUELO =
SISTEMAS DE PISO=
14
3
MUROS DE CORTE EN LA DIRECCION X
MUROS DE CORTE EN LA DIRECCION Y
VIVIENDA
SUELO BUENO
LOSA MACIZA, ALIGERADA 1D, FIRTH