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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL

ASIGNATURA: ELECTIVA VI (INGENIERÍA SÍSMICA) IX SEMESTRE TÉRMINOS Y CONCEPTOS UTILIZADOS O EMPLEADOS EN EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS SISMO- RESISTENTES

Autores: Polo Franklyn C.I. 10.172.255 Andrea polo C.I. 16.777.488 Daniel Uribe C.I. 20.123.466 Docente: Ing. Luis E. Roche CH.

San Cristóbal, Octubre del 2012

INTRODUCCIÓN La cátedra de Proyecto de Estructuras de Concreto Armado Sismoresistente, contempla en la realidad el cierre de un ciclo de asignaturas relacionadas con el cálculo de estructuras de concreto armado a nivel de pregrado en las instituciones universitarias, cabe destacar que los proyectos sismo-resistentes revisten una alta importancia hoy día con relación a la creación en el porvenir de estructuras lo más estables posibles ante posibles eventos sísmicos que pudieran afectar física y materialmente a los residentes de cualquiera edificación. El objetivo general de dicha asignatura es facilitar y transferir las herramientas básicas al estudiante de ingeniería civil, con respecto a todo lo concerniente al análisis del efecto de las cargas símicas sobre cualquier edificación erigida o por estructurar. Aspiramos de nuestro tutor su vocación y ética, para transferir sus conocimientos y experiencias acumuladas durante décadas de labor profesional.

INGENIERÍA SÍSMICA 1.- ¿Qué es una Carga Permanente? Se designan por cargas permanentes el peso propio de la estructura y todos los componentes restantes del edificio, soportados en forma invariable en el tiempo, tales como las placas y losas de concreto armado, los sobrepisos, los pavimentos, los cielorrasos, las paredes de mampostería, los tabiques divisorios anclados, las aislaciones, los revestimientos, las instalaciones sanitarias, eléctricas, de gas y aire acondicionado, las maquinarias fijas adheridas a pisos o paredes, y todos los restantes elementos estructurales, no estructurales y ornamentales, cuyo conjunto conforma un edificio en forma inamovible. Carga Variable: Son las cargas y acciones debidas a la ocupación y uso de las diferentes áreas de una construcción, de acuerdo con el destino previsto. Contempla el peso de las personas, los vehículos, los muebles, adornos y accesorios, materiales de trabajo, etc. Estas cargas se diferencian según el uso u ocupación a que se destine la construcción, en la siguiente clasificación:        

Residencial: Viviendas, albergues, hoteles. Institucional: Escuelas, universidades, cárceles, cuarteles. Sanitaria: Hospitales, clínicas, ambulatorios. Profesional: Edificios de oficinas. Mercantil: Tiendas, negocios, mercados, centros comerciales. Industrial: Fábricas, edificios industriales, talleres. Reunión o esparcimiento: Teatros, cines, auditorios, museos. Investigación: Observaciones, centrales nucleares, estaciones

meteorológicas.  Acopio: Depósitos, galpones.  Estacionamientos: Garajes, rampas. Carga Temporal: Son también llamadas de uso, servicio o función, están presentes en las edificaciones y obras civiles durante la construcción y la vida

útil,

las

cargas

son

de

muebles,

personas,

materiales

de

almacenamiento. Estas se presentan durante un periodo de acción, tienen carácter variable y aleatorio; se consideran como las cargas presentes durante la construcción. 2.- ¿En qué consiste el Centro de Masa o Centro de Gravedad de una edificación y como se calcula? El Centro de Masa, también llamado centro de gravedad, es el punto por donde pasa la resultante de las cargas de las columnas de todo un piso que se esté analizando. Todo piso ó entrepiso se considera concentrado en su centro de masa, donde pasa la línea de acción de las fuerzas horizontales (Fi) en cada nivel. Su cálculo consiste en encontrar el centro de gravedad de cada nivel de la estructura, esto se logra mediante la aplicación de las siguientes expresiones para establecer las coordenadas del centro de masa, para un sistema de ejes inicial: Xm =

∑ ( Pi . Xi) ∑ Pi

Ym =

∑ (Pi . Yi) ∑ Pi

Donde: Pi = Es la carga de cada una de Las columnas del piso, siendo Yi y Xi las distancias a los ejes mencionados. Ejes iníciales, se puede obtener también de la siguiente forma, tomando en cuenta los pesos de los entrepisos en el nivel que se analiza. ∑ (Wj . Xj) ∑ (Wj .Yj ) Xm = y Ym = Wi Wi Donde;

Wj = es el peso parcial de las losas del entrepiso, o demás elementos estructurales, tales como escaleras, maquinarias pesadas, etc., y

de las

cargas móviles parciales correspondientes. Xj y Yj son las distancias del centro de gravedad de estos pesos parciales Wj a los ejes coordenados mencionados. Wi = es el peso total efectivo del nivel i que se analiza. 3.- Desde el punto de vista del análisis símico como se clasifican las Edificaciones según su uso La clasificación según el uso de las construcciones toma en cuenta su importancia y el riesgo sísmico asociado de acuerdo al número de personas expuestas, pérdidas económicas directas o indirectas, y el eventual impacto ambiental. La norma establece cuatro grupos diferentes, dando más importancia a los edificios cuyo funcionamiento resulta vital en condiciones de emergencia o cuyo colapso puede provocar numerosas pérdidas humanas. GRUPO A: Hospitales tipo II a IV, edificios gubernamentales, monumentos o templos, museos, bibliotecas, estaciones de bomberos, de policía, cuarteles, centrales eléctricas y de telecomunicaciones, plantas de bombeo, torres de control, centros educacionales con más de 200 personas, o construcciones cuyo colapso puede poner en peligro algunas de las de éste grupo. GRUPO B1: Edificaciones de uso público o privado densamente poblados, 2 con capacidad de 3000 personas o área techada de más de 20000 m ,

centros de salud no incluidos en el grupo A, centros educacionales con menos de 200 personas, o edificaciones de los grupos B2 ó C cuyo colapso pueda poner en peligro a las de este grupo. GRUPO B2: Edificaciones de uso público o privado de baja ocupación, viviendas, edificios de apartamentos, oficinas, hoteles, bancos, restaurantes, cines, teatros, almacenes y depósitos, y toda edificación del grupo C cuyo colapso pueda poner en peligro a las de este grupo.

GRUPO C: Construcciones no clasificadas en los grupos anteriores y cuyo colapso no cause daños a las construcciones de los tres primeros grupos. 4.- ¿En qué consiste el Coeficiente Sísmico? El coeficiente sísmico se define como el cociente entre la fuerza cortante horizontal de diseño que actúa en el nivel de base, conocida por corte basal. Vo ∝ . Ao C = µ.Ad = W ≥ R Donde: Vo = Es la fuerza de corte basal, Ao = Es el coeficiente de aceleración correspondiente a cada zona, α = Es el factor de importancia, W = Es el peso sísmico de la edificación por encima del nivel de base. 5.- ¿En Estructuras qué es una Fuerza Cortante? Es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de la viga o elemento estructural, que actúan a un lado de la sección considerada. 6.- ¿Qué es el Corte Basal? Es la fuerza cortante horizontal originada por las acciones sísmicas en el nivel base. La fuerza cortante basal Vo en cada dirección de análisis, se determinará de acuerdo a la siguiente expresión: ∝ . Ao .W Vo = µ.Ad.W = C.W ≥ donde: R Ad = Ordenada del espectro de diseño para el período ϯ, W = Peso sísmico total del edificio por encima del nivel de base, µ = El mayor de los valores. 7.- ¿Qué es una Deriva?

Es el desplazamiento horizontal relativo entre dos niveles consecutivos debido a las cargas laterales, que se analiza para edificios aporticados de estructuras de acero. 8.- ¿En qué consiste el efecto P-Delta? Es el efecto secundario producido por las cargas axiales y las laterales sobre los momentos flectores en los miembros. Se define por efecto P- ∆ el efecto de segundo orden debido al momento producido por la fuerza vertical de la columna de un piso genérico i, en el desplazamiento lateral relativo

δi

del nivel i con respecto al nivel i –

1. 9.- ¿Cuáles son las escalas más comunes para medir la intensidad de los Eventos Sísmicos? Se han propuesto diferentes escalas de magnitud e intensidad de los sismos. Los sismos se clasifican según su magnitud e intensidad. La Magnitud es la medida de la energía liberada que se irradia en forma de ondas sísmicas. La Intensidad de un sismo está referida a la potencial capacidad destructora del movimiento telúrico en una determinada zona, lo cual no es fácil de predecir cuantitativamente. Entre las escalas de magnitud más conocidas está la de Richter que define la magnitud en términos de la amplitud del registro obtenido de un sismógrafo standard, a 100km del epicentro. La Escala más usada para medir la intensidad de un sismo es la de Mercalli modificada, en la cual los grados I y II corresponden a microsismos, registrados en general solo por los sismógrafos; los grados III a VI son los macrosismos, o sismos notables, y los grados VII a XII clasifican a los megasismos o terremotos, de fortísima intensidad, con desastrosas consecuencias y pérdidas de vidas humanas.

10.- ¿En qué consiste una Falla Geológica? Es la que representa las fronteras o confines entre placas en colisión, que se desplazan creando campos tensionales opuestos, donde la energía acumulada puede liberarse bruscamente, en los estratos profundos fracturados, que busca nuevas posiciones de equilibrio. 11.- ¿A que se le denomina Marco Rígido? Es aquella estructura en la que la superestructura trabaja en forma integral con la infraestructura, y la estructura de soporte es lo suficientemente rígida para disminuir apreciablemente los momentos flectores en el centro de la luz. Se usan a menudo en edificios y se componen de vigas y columnas que están articuladas o bien son rígidas en su cimentación, la carga en un marco ocasiona flexión en sus miembros. 12.- Enuncie los diferentes Métodos de Análisis para el Diseño de Estructuras Sismos-Resistentes? Cada estructura debe ser analizada tomando en consideración los efectos translacionales y torsionales, por alguno de los métodos mencionados a continuación:     

Análisis estático Análisis dinámico plano Análisis dinámico espacial Análisis dinámico espacial con diafragma flexible Otros métodos alternativos

Análisis Estático: Este método ofrece la posibilidad de diseñar los sistemas estructurales obviando la necesidad de calcular modos de vibración, y sin

recurrir a la evaluación detallada de las propiedades dinámicas de la estructura. Análisis Dinámico Plano: En este método las fuerzas cortantes calculadas corresponden únicamente a los efectos translacionales del sistema, debidos a las fuerzas laterales actuando en el centro de rigidez o de torsión de cada nivel. Análisis Dinámico Espacial: Este método evalúa las respuestas dinámicas de las estructuras donde las coordenadas de la respuesta modal son los desplazamientos horizontales según las direcciones principales en planta, y la rotación de cada nivel. La respuesta sísmica debe calcularse para sismos según las direcciones x e y actuando independientemente. Análisis Dinámico Espacial con Diafragma Flexible: Este método se aplica en la resolución de los sistemas estructurales con irregularidades, la presencia de diafragmas flexibles produce distribuciones no uniformes de las fuerzas cortantes de piso, a diferencia de los diafragmas rígidos. Por ello pueden causar concentraciones de esfuerzos en los elementos estructurales del sistema. 13.- ¿Cuales son los efectos generales del viento sobre objetos fijos? El efecto general del viento sobre cualquier superficie depende de:      

La velocidad del viento. La densidad del aire. La temperatura. La pendiente de la superficie. La orientación con respecto a la dirección del viento. La protección que le da la cercanía de otras construcciones. Cuáles son los efectos críticos del viento sobre edificios En edificios de altura la acción del viento vulnera:

 La capacidad de rigidez lateral adecuada.

 La estabilidad del conjunto en todas las direcciones. ¿Qué Norma Venezolana de seguridad se aplica para calcular la acción del viento sobre edificaciones? Se utiliza la Norma COVENIN 2003-86 denominada ‘’Acciones del Viento sobre Edificaciones’’ 14.- ¿A que se denomina Momento de Volcamiento? Son los que originan cargas axiales en las columnas, en especial las extremas de los pórticos resistentes a sismos, en las más alejadas se produce compresión, la cual debe sumarse a las cargas gravitacionales, de modo de no superar la capacidad resistente de estos miembros sujetos a flexo compresión. Momento Equilibrante: Es aquel que se produce en la base del edificio, y es el producto de la carga sísmica total del edificio (W), por la distancia entre el punto de aplicación de W y el centro de giro. 15.- De acuerdo a la norma FONDONORMA 1756-03 en qué consiste un Nivel Débil (desde el punto de vista estructural – sismoresistente). La resistencia lateral de algún entrepiso, es menor que 0.70 la correspondiente resistencia del entrepiso superior, 0.80 veces el promedio de las resistencias de los entrepisos superiores. En

la evaluación de la

resistencia de los entrepisos se incluirá la contribución de la tabiquería; en el caso de que su contribución sea mayor para el piso inferior que para los pisos superiores, está se podrá omitir. 16.- De acuerdo a la Norma FONDONORMA 1756-03 en qué consiste el nivel de Diseño 1,2 y 3

La norma clasifica en tres grupos los diferentes niveles de diseño exigidos, de acuerdo con el uso y la zona sísmica donde se ubica el edificio. Nivel de Diseño 1: No se exige el cumplimiento de las especificaciones COVENIN para el diseño y construcción en zonas sísmicas. Solo es aplicable en las construcciones del grupo B2 en zonas sísmicas 1 y 2. Nivel de Diseño 2: Solo requiere la aplicación de algunas especificaciones COVENIN para el diseño y construcción en zonas sísmica, con el fin de conferir una cierta ductilidad a los sistemas estructurales, evitando fallas prematuras en ciertos elementos portantes del sistema. Nivel de Diseño 3: Este nivel requiere la estricta aplicación de la totalidad de las especificaciones COVENIN para el diseño y construcción en zonas sísmicas. 17.- La norma FONDONORMA 1756-03. En qué consiste y cuál es su aplicación. Dicha norma establece los criterios de análisis y diseño para edificaciones situadas en zonas donde pueden ocurrir movimientos sísmicos. Las disposiciones de esta norma tienen por objetivo proteger vidas y aminorar los daños esperados en las edificaciones, así mismo mantener operativas las edificaciones existentes.

Su aplicación está orientada al diseño de

edificaciones de concreto armado, de acero o mixtas de acero-concreto, de comportamiento tipificable, en las cuales se pueden utilizar simplificaciones fundamentadas en experiencias previas. 18.- ¿A que se llama en estudios sísmicos: Periodo Natural o Fundamental de una edificación?

Se refiere al primer modo de vibración para el cual todas las masas se desplazan hacia el mismo lado de la vertical, en forma proporcional. A este primer modo le corresponde el periodo más largo (o menor frecuencia) de vibración, y es el que generalmente utiliza para determinar el periodo natural del edificio. 19.- ¿En qué consiste el Peso Sísmico de una estructura? El peso sísmico define las acciones que un sismo provoca sobre la estructura de un edificio y que deben ser soportadas por esta. Se trasmiten a través del suelo y las estructuras adyacentes. 20.- ¿Cual es el origen de un sismo o seísmo? Se origina por un movimiento brusco de la corteza terrestre, capaz de cambiar por completo el paisaje de una región. 21.- ¿En qué consiste un Sismómetro? Es parte sensora de un sismógrafo, cuyas corrientes físicas son conocidas y por tanto su curva de calibración, permitiendo obtener un movimiento exacto de la Tierra. 22.- ¿Cuales son los requisitos básicos para el sistema estructural de una edificación en zonas sísmicas? a) Elegir plantas de formas simples y regulares, sin salientes bruscos o cambios abruptos en su rigidez, ni incrementos de masa con altura. b) Arriostrar convenientemente la estructura mediante barras cruzadas en x o en k para evitar desplazamiento o deformaciones excesivos. c) Diseñar edificios con periodos fundamentales de vibración los más alejados posible del terreno de base.

23.- ¿Porqué las edificaciones existentes deben de estar separadas? La construcción muy próxima de dos edificios de diferentes alturas y periodos de vibración dispares, pueden ser causante para que los mismos choquen entre sí al desplazarse lateralmente con sentidos opuestos. Por el contrario, si son similares en altura y peso, se ayudan mutuamente, si se les conecta firmemente. 24.- Explique tres requisitos específicos para una edificación en una zona sísmica a) El sistema resistente a sismos debe concebirse de modo que la falla prematura de algunos pocos elementos no amenacen la estabilidad de toda la construcción. b) Las estructuras se analizaran en dos direcciones horizontales ortogonales (las más desfavorables para el sismo resistente). c) El efecto de las acciones símicas se podrán analizar suponiendo comportamiento elástico lineal de acuerdo con los principios de la teoría estructural. 25.- ¿Cuáles son los efectos del viento sobre edificios? De acuerdo con la Norma Venezolana de acciones de viento sobre las construcciones, el efecto del viento sobre las edificaciones se avala tomando en cuenta los siguientes factores:  El uso de la construcción  Las características de respuestas  El tipo de exposición 26.-Investigue, indique y explique al menos cuatro eventos Sísmicos de sucedidos en los últimos seis meses en Venezuela.

Fecha

Hora

(HLV)

20/04/2012

(HLV)

23:04

Latitud

Longitud

Profundidad

Magnitud

Grados

Grados

(km)

(MW)

10.32

-62.57

1.7

2.6

Localización

49 km suroeste de

24/05/2012

05:39

11.15

-69.65

14.1

2.8

Guiria 32 km al sur

04/07/2012

04:36

7.243

-71.97

5.0

2.6

de Coro 60 km

al

suroeste de San 29/09/2012

23:08

7.561

-72.27

2.0

2.5

Cristóbal 24 km sur de

21/10/2012

13:18

10.93

-62.34

94.7

3.6

San

Cristóbal 31 km al norte

de

guiria

HlV= Hora local de Venezuela Primer evento Sismo con fecha y coordenadas ya mencionadas en la tabla, profundidad (Hipocentro) 1.7 Km con una magnitud en la escala de RICHTER 2.6, y con un epicentro localizado a 49 KM al suroeste de Guiria, Estado Sucre. Tercer Evento Sismo con fecha y coordenadas ya mencionadas en la tabla, profundidad (Hipocentro) 5.9 Km con una magnitud en la escala de

RICHTER 2.6, y con un epicentro localizado a 60 Km al sureste de San Cristóbal, Estado Táchira. Quinto evento Sismo con fecha y coordenadas ya mencionadas en la tabla, profundidad (Hipocentro) 94.7 Km con una magnitud en la escala de RICHTER 3.6, y con un epicentro localizado a 31 KM al Norte de Guiria, Estado Sucre. 27.- ¿Qué fallas geológicas atraviesa al Estado Táchira, específicamente a la ciudad de San Cristóbal? La zona de falla de Boconó, es uno de los rasgos geotectónicos más importantes de la parte noroccidental de América del sur, se caracteriza morfológicamente por una alineación de valles y depresiones lineales (cuencas de tracción), orientados aproximadamente en dirección N45°E. Se extiende por más de 500 km entre la depresión del Táchira (al sur de Cordero) y el Mar Caribe (área de Morón, Edo. Carabobo), cruzando en forma oblicua a los Andes merideños y cortando el extremo occidental de las Montañas del Caribe (Cordillera de la Costa y Serranía del Interior). 28.- ¿Cuál es el objetivo general y los específicos de la fundación FUNVISIS? Objetivo General Es el ente encargado de instalar, operar y mantener la red Sismológica y la Red Acelerográfica Nacional. Objetivos Específicos

 Promover

de

forma

permanente

investigaciones

y

estudios

especializados en sismología, ciencias geológicas e ingeniería sísmica, con el propósito de contribuir a la reducción de la vulnerabilidad en el país.  Atender la demanda de seguridad en la población ante la amenaza sísmica en el territorio nacional, en cuanto a la formación de personal especializado y divulgar los nuevos conocimientos de las ciencias.  Ser una organización de excelencia en el área de protección a la colectividad frente a la amenaza sísmica, de referencia nacional e internacional, distinguida por su capacidad de servicio, la calidad de su investigación y su desarrollo técnico y científico. 30.-Explique muy brevemente de forma general la causa que origino el terremoto acaecido en Turquía (específicamente en que ciudad) en días pasados y cuál fue su intensidad y magnitud El 23 de octubre de 2011, a las 13:41 hora local, un terremoto alcanzó una magnitud de 7.4 grados, con epicentro a unos 16 kilómetros al noreste de Van, Turquía y con una profundidad focal estimada de 20 km, con una duración de 50 segundos, y fue debido a la colisión continental entre la Placa Arábiga y la placa euroasíatica, así como la zona de la falla de Anatolia. Todas son parte de la convergencia entre dos placas que se lleva a cabo a lo largo del pliegue Bitlis-Zagros. Debido a su gran intensidad y poca profundidad, una sacudida violenta alcanzó el grado IX en la escala de Mercalli en Van; en otros lugares se reportaron intensidades de fuerte a severas (VI-VIII Mercalli).

BIBLIOGRAFÍA 1. FRATELLI, María G; Proyectos Estructurales de Acero, 1999 Caracas- Venezuela. 2. Acciones del viento sobre las construcciones. COVENIN Mindur 2003-86. 3. Edificaciones

Sismoresistentes.

COVENIN, Actualizada 1756-01p

Norma

FONDONORMA