Estrategia de Junio 2009
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UNIFORMIDAD Y DISTRIBUCION DEL SISTEMA
ESTRUCTURALINTEGRANTES:CCAMA TONE, ALEXISCORAXI FLORES, LUIS
FELIPETEJADA ADRIAZOLA, PATRICK ELOYLOGODefinicinLa influencia del
sistema estructural en la respuesta ssmica es indiscutible ya que
suministra la resistencia y rigidez necesaria para evitar daos no
estructurales durante sismos moderados, as como garantiza la
integridad del edificio. Por lo tanto, es importante que el
arquitecto proponga un sistema adecuado para lo cual debe
considerar la simplicidad y simetra, igualmente es conviene tomar
en cuenta aspectos tales como: cambios de secciones, redundancia,
densidad en planta, diafragma rgido, columna fuerte viga dbil,
interaccin prtico muro. Cambios de seccionesLos cambios bruscos de
seccin en los miembros son un tipo de problema de variacin de
rigidez que se debe evitar. De igual forma los muros y/o columnas
que no siguen una misma lnea, no son recomendables por lo que estas
lneas de resistencia deben ser continuas.
RedundanciaLa redundancia, se refiere a la existencia de
abundantes lneas resistentes continuas y monolticas, proporciona un
alto grado de hiperestaticidad que cumple con el requisito bsico
para la supervivencia de la edificacin, ya que posee mltiples
mecanismos de defensa que garantizan la redistribucin de esfuerzos
una vez que algunos miembros hayan fallado. En cada una de las
direcciones principales de la edificacin y salvo que se trate de
edificios de dos o tres plantas, es conveniente disponer como
mnimo, tres lneas de resistencia. (Grases, Lpez y Hernndez,
1987)
Densidad en plantaLa densidad de la estructura en planta a nivel
del terreno, se define como el rea total de todos los elementos
estructurales verticales (columnas, muros, diagonales) dividida
entre el rea bruta del piso. En un edificio contemporneo tpico,
este porcentaje se reduce al mnimo valor en prticos. Por ejemplo,
en un edificio tpico de 10 a 20 pisos, con prticos de concreto o
acero resistentes a momentos, las columnas ocuparn el 1% o menos
del rea de su planta y los diseos en que se usa una combinacin de
prticos-muros de cortante alcanzarn tpicamente una densidad de
estructuras en planta a nivel del suelo de cerca del 2%. Incluso
para un edificio de oficinas de muchos pisos, que se apoyen
solamente en muros de cortante, probablemente la relacin llegar slo
al 3%. Densidad en plantaLas densidades en planta de edificios
construidos antes del siglo XIX presentan un sorprendente
contraste, la densidad de la estructura en planta a nivel del suelo
puede alcanzar hasta el 50%, como en el caso del templo de Khons en
Egipto o el Taj Mahal. La relacin para la catedral de San Pedro es
de cerca del 25%; para Santa Sofa, el Partenn y el Panten, el 20%;
y para la catedral de Chartres, 15%. Los anteriores ejemplos
sugieren que las densidad en planta as como las configuraciones
sencillas y estructuralmente lgicas son importantes ya que,
edificios que deberan haber colapsado en terremotos pasados han
permanecido de pie.
Diafragmas rgidosLos diafragmas de las edificaciones deben ser
rgidos en su plano para igualar las deformaciones de los elementos
verticales y evitar concentraciones de esfuerzos indeseables en las
zonas de unin. Las normas permiten diafragmas flexibles pero se
hace difcil estimar la respuesta dinmica de edificaciones con
diafragmas flexibles. La utilizacin de diafragmas rgidos simplifica
notablemente el proceso de anlisis ya que permite el uso de modelos
matemticos sencillos.
Columna Fuerte Viga DbilEn sistemas aprticados es un requisito
fundamental para el buen comportamiento de la estructura, que la
disipacin de energa se inicie en los elementos horizontales, por lo
que se debe anteponer los diseos de columnas fuertes y vigas dbiles
(el caso contrario origina una falla inicial sobre las columnas que
deja los pisos uno encima del otro sin elementos verticales que los
unan). En fachadas se puede usar elementos no estructurales que se
adapten a los requerimientos arquitectnicos, o bien admitir el
diseo columna fuerte viga dbil en la fachada.
Interaccin Prtico - MuroLas configuraciones con alta rigidez
torsional con respecto a su rigidez traslacional, poseen mejor
comportamiento durante terremotos, por lo cual los muros deben
colocarse en la periferia de la edificacin, dando as un uso ms
eficiente. Lo anterior implica una combinacin de muro y prtico,
donde los puntos de unin entre estos deben tener un tratamiento
especial porque pueden producir reas dbiles de posible falla. Los
muros que poseen grandes aberturas reducen la capacidad del muro y
transforman el muro en un prtico, el tamao de las aberturas pueden
hacer del muro un prtico que presentara el problema de columna
dbil-viga fuerte. (Arnold y Reitherman, 1991; Grases, Lpez y
Hernndez, 1987)
Interaccin Prtico - MuroEste problema se puede solucionar de
tres formas. 1. La solucin es separar el prtico del muro para
evitar una falla por flexin en la unin de la viga sobre el muro.
2.- La solucin consiste en unir el prtico y el muro con la fundacin
de manera ms firme, para reducir grandes desplazamientos entre los
dos tipos de sistemas estructurales, esta solucin puede ser
adecuada para muros y prticos bajos, pero no resolver los problemas
creados por muros altos y esbeltos. Para estos la solucin consiste
en conectarlos con una viga superior de transferencia de alta
capacidad.
Interaccin Prtico - MuroFinalmente, al momento de disear la
estructura se recomienda que se tenga en cuenta lo siguiente: Todas
las columnas y muros deben ser continuos y llevar la misma lnea
vertical desde el ltimo nivel hasta la fundacin. La lnea horizontal
de las vigas no deben tener desalineamientos. Las columnas y vigas
de concreto armado deben tener aproximadamente el mismo ancho. Los
elementos principales no deben tener cambios bruscos de seccin. La
estructura debe ser continua y monoltica lo mximo posible.
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