REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA

FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METLICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD

Trabajo especial de Grado para optar al ttulo de Ingeniero Civil

Autor:

Br. Arrieta N. Alejandro G. C.I.: 18.744.575.

Br. Parra N. Jack H. C.I.: 16.985.466.

Tutor:

MSC. ING. Xiomara Orozco C.I.: 5.049.538.

MARACAIBO DICIEMBRE 2010

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Este jurado aprueba el trabajo especial de grado ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METALICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD que los bachilleres Arrieta N. Alejandro G. y Parra N. Jack H., presentan para optar al ttulo de Ingeniero Civil.

Maracaibo, enero de 2011

________________________

Alejandro G. Arrieta N. C.I.: 18.744.575

Correo: alejandro_arrieta19@hotmail.com Direccin: Urb. Las Naciones Av.14C N 58-129

_________________________

Jack H. Parra N. C.I.: 16.985.466.

Correo: jhpn86@hotmail.com Direccin: Conjunto residencial Los Olivos Torre C Apto. 5

_________________________

MSC. ING. XIOMARA OROZCO TUTOR

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DEDICATORIA

A Dios por brindarnos esta posibilidad

A nuestros padres por la vida y su amor

A nuestras familias por su apoyo incondicional

A quienes con su esfuerzo permitieron que alcanzramos esta meta

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AGRADECIMIENTO

A Dios nuestro Seor

Al profesorado de la digna Universidad Rafael Urdaneta

A nuestro tutores

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ARRIETA N, ALEJANDRO G.; PARRA N, JACK H. ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METALICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD. TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL GRADO DE INGENIERO CIVIL, UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA, ESCUELA DE INGENIERA CIVL, MARACAIBO, VENEZUELA, ENERO 2011. 68P.

RESUMEN La presente investigacin estuvo orientada a analizar sismo-resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona de alta sismicidad, bajo la norma de la AISC ASD y LRFD. Por ello el estudio estuvo sustentado en las teoras de McCormac (1989) Urdaneta.(1998), Brockenbrough y Merrit (1997), entre otros, adems de las normas COVENIN (1756-1:2001) y las provistas por el Instituto Americano de Construccin de Acero. Desde la perspectiva metodolgica, el estudio se tipifica como descriptivo, no experimental. La poblacin estuvo constituida por edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos. En relacin con las tcnicas de investigacin, se logr disponer de la observacin documental o bibliogrfica y el uso del software STAAD.Pro (el cual en base al diseo de una serie de estructuras con orientacin a las normas AISC, ASD y LRFD). El perfil utilizado en la columna del primer piso en el prtico central, fue escogido por ser el prtico que est expuesto a mayor solicitacin de cargas conseguido al comparar los resultados arrojados por la norma ASD Y LRFD. Es importante destacar que es la misma estructura bajo igual solicitacin de carga la diferencia de perfiles se marca en que la norma ASD es ms exigentes a travs de sus ecuaciones paramtricas que provocan la falla de los perfiles debajo del HE 400B. En el edificio analizado bajo la norma LRFD se utiliza para la columna que esta solicitada a mayor carga, para el diseo de la misma se coloc un perfil HE 220B provocando las cargas en el mismo un radio de giro de 0.924 y al montar la estructura bajo la norma ASD diseamos con un perfil HE 280b y un radio de giro de 0.909. Tomando en cuenta dichos resultados determinamos que la norma ASD es ms exigente que la LRFD ya que hace falla el perfil utilizado para la LRFD. En cuanto a vigas de carga se refiere la norma ASD exige ms alma del perfil que la LRFD y obliga a llevar el perfil utilizado a un IPN 340 con un radio de giro de 0.928 aproximndose al punto de falla, el perfil utilizado para la viga de la LRFD es un IPN 300 siendo sometido a un radio de giro de 0. Palabra Clave: sismorresistente. Edificaciones, acero, sismicidad, normas.

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ARRIETA N, ALEJANDRO G.; PARRA N, JACK H. ANLISIS SISMORRESISTENTE EN EDIFICACIONES METALICAS CONSTRUIDAS EN ZONA DE ALTA SISMICIDAD BAJO LAS NORMAS DE LA AISC, ASD Y LRFD. TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL GRADO DE INGENIERO CIVIL, UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA, ESCUELA DE INGENIERA CIVL, MARACAIBO, VENEZUELA, ENERO 2011. 68P.

ABSTRAC

This research was conducted to analyze earthquake-resistant metal buildings built in high seismic zone, under the rule of the AISC ASD and LRFD. Therefore, the study was based on the theories of McCormac (1989) Urdaneta. (1998), Brockenbrough and Merritt (1997), among others, as well COVENIN (1756-1:2001) and those provided by the American Institute Steel Construction. From the methodological perspective, the study is classified as descriptive, not experimental. The population consisted of steel buildings in four, eight and twelve floors. With regard to research techniques, we were able to have documentary or bibliographical observations and the use of STAAD.Pro software (which is based on a series of design-oriented structures AISC, ASD and LRFD). The profile used in the column on the first floor in the central portico, was chosen as the porch that is exposed to high loads solicitation achieved by comparing the results obtained by the standard ASD and LRFD. Importantly, the same structure under load as the difference solicitation of brand profiles that ASD is more demanding standard through its parametric equations that cause the failure of the profiles below HE 400B. The building analyzed under the standard LRFD is used for the column that requested greater load for the design of it was placed a profile loads causing HE 220B in the same turning radius of 0924 and the alignment of the structure under ASD standard design with a profile HE 280b and a turning radius of 0,909. Taking into account these results we determined that the ASD is more demanding standard than the LRFD as it fails the profile used for LRFD. As for cargo beams covered by the standard ASD requires more soul than the LRFD profile and obliged to keep the profile used to IPN 340, with a turning radius of 0928 approaching the point of failure, the profile used for the beam the IPN 300 LRFD is undergoing a turning radius of 0. Keyword: earthquake resistant. Buildings, steel, seismicity, standards.

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NDICE GENERAL

Pg.

INTRODUCCIN.10

CAPTULO I EL PROBLEMA 1.1 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIN DEL PROBLEMA.11

1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN..13

1.2.1. Objetivo General..13

1.2.2. Objetivo Especfico..13

1.3. JUSTIFICACIN..13

1.4. DELIMITACIN14

CAPTULO II MARCO TERICO 2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN16

2.2. BASES TERICAS..17

2.3. DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS..39

2.4. OPERACIONALIZACIN DE LA VARIABLE..42

CAPTULO III MARCO METEOROLGICO 3.1. TIPO DE INVESTIGACIN43

3.2. DISEO DE LA INVESTIGACIN44

3.3. POBLACIN MUESTRA...45

3.4. TCNICAS Y RECOLECCIN DE DATOS....45

3.5. PROCEDIMIENTO O FASE DE LA INVESTIGACIN.46

CAPTULO IV ANLISIS DE LOS RESULTADOS

CONCLUSIONES .76

RECOMENDACIONES 77

REFERENCIA BIBLIOGRFICA 78

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NDICE DE FIGURAS

1 Concepto de ductilidad 27

2 Comportamiento de aceros 29

3 Deformacin de la zona de panel 30

4 Efecto de la esbeltez de la seccin sobre el comportamiento de una viga 31

5 Acumulacin de rotacin plstica en una viga 32

6 Efecto de la esbeltez global sobre el comportamiento de una viga 34

7 Detalle de atiesadores 36

8 Losa entre piso 47

9 Cargas de apoyo 47

10 Losa de techo 48

11 Distribucin de apoyo 48

12 idealizando estructura 49

13 Traslado de Wizard al Staad pro 49

14 Especificacin de soportes 50

15 Seleccin de norma de diseo 50

16 cargas muertas y variables 51

17 Carga ssmica 51

18 Especificacin del suelo 52

19 Especificacin del nivel de diseo 52

20 Factor de reduccin 53

21 Tipo de suelo 53

22 Cargar ssmica en la estructura eje x 54

23 Cargar ssmica en la estructura eje y 54

24 Cargar ssmica en la estructura eje z 55

25 Edificio de doce pisos diseado bajo la norma AISC ASD 56

26 Edificio de doce pisos detalle de viga de carga 57

27 Seccin de la columna 57

28 Edificio de doce pisos detalle de perfil I 58

29 Detalle del perfil l 58

30 Edificio de 8 pisos prticos y columnas 59

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31 Edificio de 8 pisos detalle de perfil 60

32 Detalle del perfil 60

33 Detalle del perfil 61

34 Seccin de la viga 61

35 Columna mas cargada 62

36 Viga mas cargada 63

37 Seccin de la columna 63

38 Seccin de la columna 64

39 Seccin de la Viga 64

40 Columna de mayor carga 65

41 Seccin de la columna HE 260B 66

42 Seccin de la columna HE 260B 66

43 Seccin de la columna HE 260B 67

44 Detalle del perfil 67

45 Edificio de ocho pisos, columna que est sometida a ms fuerza 68

46 Viga ms cargada en esta edificacin 69

47 Seccin de la columna 69

48 Seccin del perfil utilizado 70

49 Perfil utilizado 70

50 Perfil utilizado 71

51 Seccin de la columna 72

52 Viga de carga 72

53 Seccin del perfil 73

54 Seccin del perfil 73

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INTRODUCCION

En funcin a que el propsito de esta investigacin fue analizar sismo-

resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la

norma de la AISC ASD y LRFD a traves de la utilizacion del software STAAD.Pro el cual

a partir de los resultados logrados permiti la comparacin del comportamiento de las

estructuras a travs de las normas ASD y LRFD. Por tal motivo la importancia del

diseo de la estructura metlica, la utilidad que brinda las normas Covenin. Por otra

parte el estudio estuvo basado en el anlisis de la estructura tomando consideracin el

nivel 7, la categora ssmica segn la norma Covenin.

Razn por la cual se esquematiza en cuatro captulos los cuales se describen a

continuacin: En el Captulo I, se hace referencia al problema donde se hace nfasis de

las dificultades que justificaron la realizacin de la investigacin. Adems, se hace

mencin de los objetivos tanto el general como los especficos, de igual manera se

logra la presentacin de la importancia del trabajo as como la delimitacin.

El Captulo II, denominado Marco Terico, es un resumen de las investigaciones

preliminares que han estudiado el tema de inters a esta investigacin y se profundizan

las bases tericas en que se fundamentan. En el Captulo III, denominado Marco

Metodolgico, se presentan los aspectos relacionados con tipo el de investigacin, el

diseo de la misma, poblacin, tcnicas de anlisis de datos y el procedimiento de la

investigacin. Para finalizar el captulo IV, llegando a las conclusiones el momento de

comparar los resultados arrojados por las normas ASD y LRFD. Se observa la

diferencia entre los tamaos de perfiles columnas encontrando que la norma LRFD

establece menores requerimientos cumpliendo esta misma con todas las normas

sismoresistentes y logrando un diseo optimo, en tanto, la norma ASD desperdicia

acero ya que la misma incrementa notoriamente el tamao del perfil. Por lo que se

recomienda es analizar edificaciones con mayor nmero de prticos, adems se realiza

un anlisis de costos entre los diversos tipos de edificaciones.

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CAPTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 Planteamiento y Formulacin del Problema

El modo de vida del ser humano cambi completamente, modificando as los tipos de

edificaciones, facilitando la vida de los usuarios de las mismas, de ah, este cambio en

las edificaciones trajo como consecuencias la innovacin del diseo estructural,

agregando normas las cuales debe seguir el ingeniero civil para el diseo de las

edificaciones, entre otras aplicaciones. Uno de los elementos constructivos que ha

facilitado la creacin de nuevas obras con formas nunca antes imaginadas es el acero

estructural.

En este orden de ideas, el Instituto Americano para la Construccin en Acero (AISC)

es el organismo encargado de dictar las normas para garantizar la seguridad de los

ocupantes de los edificios construidos en acero estructural. Dos normas importantes y

muy usadas pertenecientes a la AISC, son la ASD y LRFD, las mismas estn

relacionadas al clculo de edificaciones construidas en acero y resguardan a los

usuarios hacindolas ssmorresistente.

Sobre este particular, ninguna edificacin construida en el pas escapa al riesgo de

que alguna vez la misma est sometida a un movimiento ssmico el cual podra traer

daos irreparables en la estructura. Segn el criterio de Figuera (2008), despus de

observar los daos ocurridos a edificaciones construidas en Cariaco estado Cuman, el

terremoto que se produjo en la ciudad de Cariaco en el ao 1997, present un informe

en el cual clasific los daos estructurales dependiendo de la gravedad de los mismos.

Al ocurrir el sismo uno de los factores que afectan ms a la edificacin es el tiempo de

construccin, a travs del tiempo se produce un desgaste en los materiales que se

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utilizaron para construirla. Las edificaciones en el terremoto de Cariaco, colapsaron las

losas de entrepiso y losa de techo, vigas y columnas, esto se debe a la intensidad del

sismo la cual fue de 6.8 en la escala de Richter.

Por lo tanto, una edificacin bien diseada tendra menos probabilidades de llegar a

su colapso evitando as lesiones fsicas y prdidas humanas de los habitantes de la

misma. En las edificaciones se debe garantizar no tan solo que resista los efectos de

las acciones ssmicas, sino tambin limitar los daos en los elementos estructurales,

escaleras, juntas y otros elementos. Como consecuencia de las derivas tabuladas en la

norma COVENIN SISMORRESISTENTE, est fundamentalmente orientado a reducir

los daos excesivos.

En el pas, con el pasar de los aos se ha tomado en cuenta las leyes COVENIN

para el diseo de estructuras con resistencia ssmica, identificada bajo el cdigo

COVENIN 1756. La misma dicta los paso a seguir al momento de disear edificaciones

sismorresistentes, calificando dentro de la misma el tipo de suelo donde se va a realizar

el proyecto, su localizacin y nmero de pisos. Al pasar los aos los expertos fueron

estudiando la norma, agregando a la misma tres revisiones, siendo la ltima la usada

actualmente para el diseo de estructuras sismoresistentes.

Al respecto, Venezuela un pas no considerado como zona ssmica activa, presenta

el riesgo latente de un movimiento de este tipo, lo cual establecera la posibilidad de

prdidas humanas y el desplome de edificaciones, dejando daos costosos y causando

la demolicin de algunas estructuras. Se considera que pese a esta condicin no se ha

brindado la atencin debida a las normas antissmica, por lo cual la mayora de los

edificios puede que no cumplan con la norma, estableciendo as un factor de riesgo

no solo estructural en materia de diseo, sino con una traduccin en sus residentes los

cuales estaran afectados de presentarse un evento telrico.

Es por lo tanto necesario que desde el punto de vista del diseo de estructuras, se

asuma el uso de las normas ASD y LRFD sismorresistentes, relacionadas al clculo de

edificaciones construidas en acero, sin embargo es vital identificar cul de estas se

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ajusta a la realidad ssmica del pas, por ende esta investigacin se propone como meta

efectuar una comparacin de edificaciones diseadas mediante estos criterios lo cual

facilitara a partir del anlisis de los resultados identificar aquella que responda de

manera ms segura y eficiente para brindar as, seguridad a los habitantes de las

futuras y presentes edificaciones bajo la norma especificada.

1.2. Objetivos de la Investigacin 1.2.1 Objetivo General

Analizar sismo-resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta

sismicidad, bajo la norma de la AISC ASD y LRFD.

1.2.2 Objetivo Especifico

Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC ASD.

Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC LRFD.

Comparar los resultados arrojados por las normas ASD y LRFD.

1.3 Justificacin.

Las tcnicas orientadas a la posibilidad de anlisis las cuales permitan optimizar

elementos estructurales de cualquier tipo, son una importante herramienta para los

ingenieros calculistas, quienes asumen como reto el poder identificar, mediante la

experiencia y a las usuales prcticas constructivas de estructuras metlicas, las formas

de insertar cambios importantes en la configuracin de las estructuras que estos

idealicen o simulen.

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De ah que esta investigacin, se plantea como propsito el analizar sismo-

resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la

norma de la AISC, ASD y LRFD mediante el uso del programa STAAD.Pro.

Las edificaciones sometidas a sismos severos sufren daos significativos, por ello

para el ingeniero estructural es muy importante la prediccin y estimacin del dao

estructural, en funcin a esto surge la necesidad de establecer valores lmites de las

derivas, segn criterios de la normas COVENIN SISMORRESISTENTE.

Con esta investigacin se realizar un aporte al rea de conocimiento del anlisis

estructural en zonas de alta sismicidad y con suelos blandos, especficamente en

edificaciones construidas en acero con una cantidad de cuatro, ocho y doce pisos,

posibilitando precisin de diseo y seguridad a los nuevos proyectos que se deseen

elaborar bajo las normas ASD-LRFD de la AISC. Asimismo, ser posible conocer el

comportamiento estructural de los edificios construidos en acero, tomando como

referencia la caracterizacin ssmica de mayor significado en el pas, como es la ciudad

de Cuman, por ser esta una de las zonas de ms altos movimientos ssmicos en

Venezuela, segn los parmetros expresados por la norma COVENIN.

Esta solucin que se pretende generar es de carcter indito y original, lo cual se

justifica su realizacin con caractersticas de aporte al nivel del desarrollo tcnico y

cientfico de la universidad.

1.2 Delimitacin Temporal: el trabajo especial de grado tendr su inicio en mayo de 2010 y culmina en diciembre de 2010.

Cientfica: en esta investigacin se analiza el comportamiento de edificaciones diseadas en suelos blandos y en zona de alta sismicidad construidos utilizando como

material el acero, con un nmero de pisos de cuatro, ocho y doce.

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Espacial: Se efectuar tomando en cuenta la caracterizacin ssmica de mayor significado en el pas como lo es el nivel 7, ya que a partir de este todo diseo logrado

dara cobertura a los requerimientos sismoresistentes en todo el pas.

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CAPITULO II

MARCO TERICO

2.1 Antecedentes

SUAREZ Y VELASCO (2009), Evaluacin econmica de las estructuras de acero y

concreto armado para edificios, Universidad Rafael Urdaneta. Esta investigacin se

bas en la evaluacin desde el punto de vista econmico las estructuras de acero y

concreto armado con el propsito de comparar las inversiones y gasto de cada una de

ellas.

El diseo de estructura de acero y el diseo de la misma estructura en concreto fue

uno de los puntos clave de dicha investigacin. El aporte que tomamos para nuestra

investigacin es el diseo de la estructura en acero estructural ya que fue diseada bajo

las normas internacionales antissmicas, Dichas normas son las que utilizamos para el

diseo de nuestras edificaciones.

Como aporte del estudio, se tiene la revisin de parmetros para la evaluacin

econmica, establece un elemento de inters a ser considerado debido a que estos

tambin participan como indicador en el diseo de las estructuras metlicas, pudiendo

incidir en la factibilidad de su definicin.

Igualmente, UGARTE, (2002), en su Trabajo Especial de Grado titulada: Anlisis

Ssmico de Edificios con Apoyos Deslizantes de Tefln Universidad de Chile.

Departamento de Ingeniera Civil. Chile, indica la factibilidad del uso de soportes

deslizantes en diversas edificaciones con el fin de optimizar el diseo estructural de los

mismos, dando las caractersticas principales de estos y el comportamiento que estos

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poseen, los cuales van en sintona con los objetivos planteados en la investigacin. En

este estudio, fue posible identificar que el acatamiento de medidas sismoresistentes es

de obligatoriedad en los principios de diseo de estructuras, por lo que establece una

pauta obligada de utilizacin.

De igual forma, GONZLEZ (2001), prepar una investigacin titulada: Modelacin

estructural y comparacin econmica de edificios con aislamiento ssmico en la base

para optar al ttulo de Magster en Ingeniera Civil. Universidad de los Andes. Bogot.

Colombia. Este indica que los sismos producen anualmente daos econmicos y

sociales inmensos en diferentes regiones del planeta. Los tcnicos en el rea han

tratado de encontrar una solucin mediante la implementacin de sistemas reductores

de fuerzas ssmicas, que busca disminuir los daos provocados por eventos ssmicos.

Dichos dispositivos se colocan entre la cimentacin y la estructura y modifican

sustancialmente la respuesta ssmica de la construccin. Estos dispositivos son

denominados aisladores ssmicos de base. El artculo presenta un estudio econmico

en funcin de la estructura nicamente, mediante una igualacin de las rotaciones

angulares que se presentan en las vigas del edificio durante un sismo.

Aunque este estudio, adicionalmente posee su marco econmico, el planteamiento

bsico de la presente investigacin adems de darle seguridad a las estructuras, es la

de tambin optimizar los costos de construccin de edificaciones importantes. De ah

que el aporte del estudio, estuvo orientado en la forma como se han venido disponiendo

de herramientas tecnolgicas para el uso y aplicacin de las normativas relacionadas

con el elemento ssmico determinante en la prevencin y calidad de las obras.

2.2. Fundamentos Tericos.

2.2.1. Diseo estructural

Una estructura puede concebirse como un sistema, es decir un conjunto de partes o

componentes que se convienen en forma ordenada para cumplir una funcin dada, con

un grado razonable de seguridad, de manera que tenga un comportamiento adecuado

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a las condiciones normales de servicio. Adems debe satisfacer otros requisitos, tales

como mantener el costo dentro de los lmites econmicos y satisfacer determinadas

exigencias estticas.

La eleccin de una forma estructural dada implica la eleccin del material con que se

piensa realizar la estructura. Lo que es ptimo un conjunto de circunstancias no lo es en

otro. Se hace un diseo preliminar y se realiza despus de la estructura compuesta por

los miembros obtenidos en l que tengan un comportamiento satisfactorio, tanto bajo

cargas de servicio o de trabajo (deformaciones no excesivas, vibraciones que no

resulten molestas para los usuarios del inmueble)

Para hacer los dos anlisis preliminar y definitivo se sustituye la estructura real por

un modelo que la represente suficientemente, posteriormente la estructura debe

construirse de manera que coincida con el modelo supuesto de una manera aceptable,

para que la respuesta terica previstas sea una buena representacin de la real.

2.2.2 Acero

El acero es una aleacin compuesta de hierro (97% aproximadamente) y varios

minerales como el carbono, manganeso, slice, etc. De todos sus componentes destaca

tradicionalmente el carbono, que le proporciona dureza de acuerdo al porcentaje en que

intervengan, llegando a tener hasta un 1,6% para aceros estructurales de alta

resistencia. De all la denominacin de aceros al carbono a los aceros estructurales

(Urdaneta.1998).

Los aceros al carbono son aquellos que tienen los siguientes elementos con

cantidades mximas de: 1,7% de carbono, 1,65% de manganeso, 0,60% de silicio y

0,60% de cobre.

La presencia del carbono puede ser perjudicial, ya que tiende a disminuir la ductilidad

de los aceros; as mismo, su presencia hace al acero muy vulnerable a la temperatura,

condicin esta que inhabilita a la soldadura como procedimiento de unin principal entre

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Ventajas

Alta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso implica que ser relativamente bajo el peso de las estructuras; esto es de gran importancia en puentes

de grandes claros, en edificios altos y en estructuras con condiciones deficientes en la

cimentacin.

Uniformidad: las propiedades del acero no cambian apreciablemente en el tiempo

como es el caso de las estructuras de concreto reforzado (McCormac.2002).

Una estructura de concreto reforzada con acero y aislada de las condiciones del

medio ambiente conservara las propiedades del acero, ya que el recubrimiento del

concreto le brinda la seguridad al elemento para no se victima de la corrosin y

desgaste por la brisa, aguas y agentes qumicos que se encuentran en las partculas del

aire. Una barra de acero que se encuentra con un mantenimiento optimo y sin

exposicin directa al medio ambiente tiene una vida til larga.

Elasticidad: posee una zona en su diagrama, esfuerzos deformaciones,

completamente proporcional lo que permite entre otras cosas, un diseo adecuado en

funcin del esfuerzo de fluencia, punto que marca la cadencia (deformacin excesiva)

del acero sin incremento del esfuerzo. En los aceros estructurales la deformacin

unitaria que se produce en el punto de fluencia es el doble aproximado, que la

producida hasta es punto (Urdaneta.1998).

La elasticidad no es ms que la reaccin que tiene un elemento a las fuerzas

aplicadas al mismo sin provocar perdida de las propiedades. Una barra de acero

soporta una deformacin hasta llegar a su punto de fluencia. Cuando llega a este punto

permite una deformacin muy pequea conservando sus caractersticas, por norma no

debemos sobre cargar un elemento estructural por encima de ese punto.

Durabilidad: si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente. Investigaciones realizadas, indican que bajo cierta condiciones no e

requiere mantenimiento a basa de pintura.

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Ductilidad: cuando se prueba a tensin un acero con bajo contenido de carbono, ocurre una reduccin considerable de la seccin transversal y un gran alargamiento en

el punto de falla, antes de que se presente la fractura. Un material que no tenga esta

propiedad ser duro y frgil y romper al someterlo a un golpe repentino.

Ampliaciones de estructuras existentes: las estructuras de acero se adaptan muy bien a posibles adiciones. Se pueden aadir nuevas alas enteras a estructuras e acero

ya existentes, y los puentes de acero con frecuencia pueden ampliarse.

Desventajas

Costo de mantenimiento: la mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosin al estar expuestos al aire y al agua y, por consiguiente, deben pintarse

peridicamente. El uso de los aceros intemperizados para ciertas aplicaciones, tienen a

eliminar este costo.

Costo de la proteccin contra el fuego: el acero es un excelente conductor de calor, de manera que los miembros de acero sin proteccin pueden transmitir suficiente

calor de una seccin o compartimiento incendiado de un edificio a secciones

adyacentes del mismo edificio e incendiar el material presente. En consecuencia, la

estructura de acero de una construccin debe protegerse mediante materiales con

ciertas caractersticas aislantes o el edificio deber acondicionarse con un sistema de

rociadores para que cumpla con los requisitos de seguridad del cdigo de construccin

de la localidad en que se halle.

Susceptibilidad al Pandeo: esbeltos sean los miembros a compresin, mayor es el peligro del pandeo, como se indic el acero tiene una alta resistencia por unidad de

peso, pero al usarse como columna no resulta muy econmico ya que debe usarse

bastante material, slo para ser ms rgida la columna contra el posible pandeo.

Fatiga: otra caracterstica inconveniente en hacer que su resistencia puede reducirse si se somete a un gran nmero de inversiones de signo del esfuerzo, o bien a una gran

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nmero de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensin, en la prctica actual se

reduce la resistencia estimada de tales miembro, se sabe de antemano que estarn

sometidos a un nmero mayor de ciclos esfuerzos variables que cierto nmero lmite

2.2.3. Cargas

Las fuerzas que actan sobre una estructura se denominan cargas. stas se

clasifican en cargas muertas y en cargas vivas. Las cargas muertas son aquellas que

son permanentes e incluyen el peso de la estructura misma, que a veces se llama peso

propio. En adicin al peso de la estructura, las cargas muertas en un edificio incluyen el

peso de componentes no estructurales como el recubrimiento de pisos, los muros

divisorios y los plafones (con dispositivos ligeros, equipo mecnico y plomera). Todas

las cargas mencionadas hasta ahora son fuerzas que resultan de la gravitacin y se

llaman cargas de gravedad. Las cargas vivas, que tambin pueden ser cargas de

gravedad, son aquellas que no son tan permanentes como las cargas muertas.

Ellas pueden o no estar actuando sobre la estructura en cualquier momento y su

posicin puede no ser fijo. (Willian T. Segui. 1999.). Las fuerzas que se toman en

cuenta para disear estructuras bien sean metlicas o en concreto armado se conocen

como cargas, dependiendo el uso de la edificacin varan el tamao de la carga. Se

dividen en dos grupos, carga muerta que son todos los elementos estructurales del

edificio, plomera, baos, etc. La carga viva es el otro grupo, estas cargas con tales

como: personas, muebles, equipos. Se toman en cuenta para el diseo ya que son de

igual importancia que la carga muerta pero no deben ser estimadas.

2.2.4 Estructura

Es la parte o el conjunto de partes de una construccin destinada a resistir cargas.

Cada parte portante de la construccin, tambin denominada elemento estructural,

debe resistir los esfuerzos incidentes y transmiritlos a otros elementos a travs de

conexiones con la finalidad de conducirlos al terreno. (Luis Andrade de Mattos Dias

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2006). As mismo, son el conjunto de elementos conectados entre si que tienen como

finalidad trasladar las cargas a las que estn sometidos a travs de sus miembros hasta

el suelo donde se encuentra construido.

2.2.4.1. Prtico

Segn Brockenbrough y Merrit (1997), los prticos son sistemas estructurales

constituidos por miembros que resisten momentos de flexin, corte y carga axial, los

cuales poseen conexiones que no permiten cambios de los ngulos entre los miembros

cargados.

Toda estructura formada por barras vinculadas entre s recibe el nombre de prtico

espacial. En la practica es posible aislar subconjuntos del prtico espacial y analizarlos

como si fueran estructuras independientes conectadas entres s por uniones. Las

reacciones de apoyo de un subconjunto son la carga del otro que sirve de apoyo al

primero. (Luis Andrade de Mattos Das 2001)

La conexin de barras que estn sometidas a una misma carga y pueden separarse

para analizarse del resto de la estructura se conoce como prtico espacial. Las

reacciones de un prtico sirven de apoyo para la carga del otro.

2.2.4.2. Prtico Plano

Es la estructura formada por barras que pertenecen al mismo plano sometidos a las

cargas de ese mismo plano. Los prticos planos, longitudinales son una clsica solucin

que permite una gran libertad en planta por la distribucin de los pilares alineados en

sentido longitudinal. El inconveniente a sealar radica en la estabilidad de la estructura,

ya que en sentido longitudinal posee rigidez en los nudos y la inercia de los pilares da

permanencia al conjunto, pero en sentido transversal se reduce su estabilidad.

Este tipo estructural requiere pilares de gran inercia transversal o se debe exigir el

empotramiento del forjado en las vigas para que dichos forjados acten como vigas de

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gran canto en la transmisin de los esfuerzos horizontales a los puntos fijos que deben

determinarse por proyecto. Estos puntos fijos, por lo general estn conformados por los

muros piones y las cajas de escaleras.

Los prticos planos transversales permiten transparencias y aspecto difano en la

fachada, es una solucin muy empleada. Se puede resolver con gran libertad de

distribucin de huecos, incluso admite un muro cortina.

Permite la colocacin de los pilares en alineacin transversal y su solucin ms

empleada es el prtico simple simtrico con voladizos.

Los esfuerzos transversales que se producen son absorbidos por las rigideces de

nudos e inercia de los pilares, admitindose el incremento de ambas hasta llegar a

formar pantallas o muros de hormign armado.

Los esfuerzos longitudinales que se producen requieren de puntos fijos por su masa

e indeformabilidad adonde se transmiten a travs de los forjados que debe estar

empotrados en la estructura y zunchados en los bordes libres.

2.2.4.3. Viga

Son elementos estructurales solicitados bsicamente a flexin. Po ser elementos

empleados para vencer vanos en la horizontal, las migas son muy solicitadas en

trminos de esfuerzos, puesto que deben tener la capacidad de transferir fuerzas,

generalmente verticales, a los apoyos a travs de un recorrido horizontal. (Lus

Andrade de Mattos Dias). Todo elemento estructural que soporte flexin y trasmita las

fuerzas en forma vertical hacia sus apoyos ser conocido como viga. Es utilizada para

soportar las cargas de pisos, entre pisos y de losas.

2.2.5. Suelos Blandos

Los suelos blandos estn formados por materiales, cuyo nivel de dureza y resistencia

a los rozamientos es menor que el de los suelos duros. Sin embargo, suelen presentar

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un mayor grado de porosidad por lo que la acumulacin de la suciedad es mayor, y ms

complicada su limpieza.

En este tipo de suelos se encuentran tanto los pavimentos naturales como el corcho

y la madera como los pavimentos sintticos: sintasol, goma linleo, sei polan, etc., los

suelos blandos son bueno aislantes acsticos y trmicos, soportan mal la humedad y

ofrecen una sensacin de confort y comodidad. En materiales arenosos sueltos o

arcillosos blandos, la deformacin puede crecer mucho al ser sometidos a cargas que

se aproximen a la de falla, esto pudiese provocar que no se desarrolle un estado

plstico completo, pero el asentamiento sera tal que obliga a considerar condicin de

falla.

Se presenta un mtodo sencillo y econmico para determinar el espesor de una capa

de suelo blando, basado en la relacin existente entre la frecuencia de resonancia de la

columna de suelo y su espesor. Disponiendo de algunos puntos de control, el mtodo

permite cartografiar el techo del substrato, lo que puede ser til en las fases de estudios

previos, tanto para evaluar la profundidad de investigacin como para estimar la

longitud de pilotaje.

2.2.7. Zona ssmica

Zona geogrfica en la cual se admite que la mxima intensidad esperada de las

acciones ssmicas, en un periodo de tiempo prefijado, es similar en todos puntos.

(COVENIN 1756-1:2001).

El mapa de Venezuela est dividido por zonas ssmicas, facilitndonos a la hora

disear dependiendo de donde vaya a ser la ubicacin de la obra, estas zonas estn

regidas por la cantidad de movimiento e intensidad del mismo en un periodo de tiempo

determinado. Estados Venezolanos que posean similar cantidad de movimiento e

intensidades similares en periodos de tiempo prefijados estarn ubicados en la misma

zona. Actualmente Venezuela esta divida en siete zonas, siendo zona cero la ms leve

y aumentando su intensidad hasta llegar a grado siete,

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2.2.8. Deriva

Diferencia de los desplazamientos laterales entres dos niveles o pisos consecutivos.

(COVENIN 1756-1:2001). Al ocurrir un movimiento ssmico las edificaciones que

poseen cuatro o ms pisos, tienen una respuesta a este movimiento expresada con un

latigazo a los elementos de la misma, creando un desplazamiento lateral en niveles

continuos. Esta deriva esta tabulada en las normas COVENIN tomndola en cuenta

segn la zona ssmica donde sea diseada la obra.

2.2.9 Edificacin

Es una estructura que posee diafragmas, que se compatibilizan los desplazamientos

horizontales de los miembros que llegan a ese nivel. (COVENIN 1756-1:2001). Toda

estructura que conecta elementos entre si, cada elemento lleva sus desplazamientos al

otro hasta llegar al suelo donde esta fundada la misma.

2.2.10 Norma AISC

Como sus siglas en ingles los indican American Institute of Steel Construction

(Instituto Americano de Construccin de Acero). El instituto Americano de Construccin

en Acero (AISC), con sede en Chicago, es el instituto de una organizacin sin fines de

lucro tcnica y asociacin comercial establecida en 1921 para servir a la comunidad de

acero de diseo estructural y a la industria de la construccin de Estados Unidos. Su

misin es establecer el acero como material de desarrollo relacionndolo a sus

especificaciones tcnicas.

2.2.10.1. Consideraciones generales

Las disposiciones ssmicas (en adelante las disposiciones) complementan la

especificacin AISC general (AISC 2005b) para el caso de estructuras cuya respuesta

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ante sismos requiera un nivel de ductilidad significativo. En todo aquello que las

Disposiciones no se pronuncien, debe utilizarse la especificacin general.

La ductilidad tiene que ver con la capacidad de la estructura o elemento estructural

de soportar deformaciones inelsticas, es decir dao, sin prdida significativa de

capacidad. Si una estructura o elemento estructural es diseado de modo que tenga

ductilidad, es posible reducir las fuerzas de diseo, resultando en economas en

trminos de tamao de los elementos estructurales. Este supuesto es ilustrado en la

Figura 1.

Esta figura representa esquemticamente el efecto de la ductilidad sobre el corte

basal de diseo Vb de una estructura. Como se puede ver, para llegar a un mismo nivel

de deformaciones de diseo, la estructura sin dao requiere resistir fuerzas

significativamente mayores que la estructura dctil.

Figura 1: Concepto de ductilidad

Debido a la variabilidad de las solicitaciones ssmicas, es econmicamente imposible

construir una estructura que se comporte elsticamente para el sismo ms grande que

se pueda esperar en una regin. Por lo tanto, todas las estructuras en zonas ssmicas

deben incorporar algn grado de ductilidad, el cual se representa a travs del factor de

reduccin de la respuesta R. Conceptualmente, el efecto de este factor es reducir las

solicitaciones de diseo, como se ve en la Figura 1.

Vb Elstico (sin dao)

Dctil (dao controlado)

diseo = y

Vred = Vel/R

Vel

y

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OS

Mientras mayor el factor R, entonces, mayor ductilidad es requerida de la estructura,

es decir, mayor capacidad de resistir dao sin colapsar, y un factor R igual a 1 significa

una estructura elstica. La definicin de este factor y su aplicacin a la determinacin

de las solicitaciones ssmicas, vara segn las normas ssmicas de cada pas.

Considerando la definicin ms comn en Estados Unidos, las disposiciones

restringen su aplicabilidad a sistemas estructurales con un R mayor que 3, donde R

est definido de acuerdo a las recomendaciones de la ASCE 7 (ASCE 2002). Para

estructuras con R menor o igual a 3 (sistemas no dctiles) se permite utilizar la

especificacin general (AISC 2005b). Este lmite entre estructuras dctiles y no dctiles

va a ser diferente para otras normas y es, por tanto, responsabilidad del ingeniero

estructural el utilizar un valor lmite de R adecuado a las normas de su pas.

2.2.10.2. Solicitaciones y combinaciones de carga

Al igual que la especificacin general, las disposiciones tienen que ver con la

determinacin de la resistencia nominal de elementos y sistemas estructurales

sometidos a ciertas solicitaciones y no con la definicin de stas. Estas solicitaciones

deben ser determinadas y combinadas utilizando las normas aplicables en cada pas.

Los requisitos de deformaciones mximas tambin deben ser establecidos por estas

normas.

Materiales

Para poder lograr una ductilidad significativa es necesario partir con un material que

tenga esta caracterstica. La Figura 2 ilustra cualitativamente la diferencia entre aceros

de alta resistencia y aceros convencionales. Se ve que, si bien la capacidad del acero

de alta resistencia puede superar con creces la del acero convencional, esto va siempre

acompaado de una reduccin de su capacidad de deformacin inelstica.

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OS

Figura 2:

Comportamiento de aceros

Por esta razn, las Disposiciones restringen la tensin de fluencia del acero a un

mximo de 50 ksi o 345 MPa en aquellos elementos estructurales que van a desarrollar

comportamiento inelstico, excepto en el caso de columnas donde slo se espera

inelasticidad en la base. Adems, este lmite se relaja, para estructuras de ductilidad

limitada, a 55 ksi o 380 MPa. Es posible utilizar aceros de ms alta resistencia, siempre

que se demuestre a travs de ensayos que poseen ductilidad suficiente. La Tabla 1

muestra algunos de los aceros que las Disposiciones permiten utilizar.

Tabla 1: Aceros permitidos para uso ssmico

A36 A53

A500 grado B y C A501 A529

A572 grados 42, 50 y 55 A588

A913 grado 50, 60 y 65 A992

A1011 HSLAS grado 55

Una de las novedades de las Disposiciones es la introduccin de los conceptos de

tensin de fluencia esperada y tensin ltima esperada. Como parte de las

investigaciones despus de Northridge, se realizaron ensayos del material utilizado en

conexiones y elementos estructurales. Sorprendentemente, elementos estructurales, en

Acero de alta resistencia

Acero estructural convencional

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especial vigas, que se haban supuesto fabricados en acero A36 (tensin de fluencia Fy

= 248 MPa), presentaban valores de Fy muy superiores. Esto, que en principio puede

parecer beneficioso, caus que las zonas de panel quedaran con una resistencia

inferior a la necesaria, generando una concentracin de la deformacin inelstica en

estas zonas.

El tipo de deformacin de la zona de panel causa una alta demanda de deformacin

en la unin entre el ala de la viga y el ala de la columna, como se muestra en la Figura

3, lo que propici la formacin de grietas en esa zona, que luego se expandieron a

travs del ala de la columna o la viga.

Figura 3: Deformacin de la zona de panel

Con el fin de evitar esto, las disposiciones requieren la utilizacin de las resistencias

esperadas mencionadas anteriormente para el diseo de partes de la estructura que

queden diseadas por capacidad. Estas resistencias esperadas se definen como:

Tensin de Fluencia Esperada: Fye = Ry Fy Tensin Ultima Esperada: Fue = Rt Fu

Donde Fy y Fu son los valores nominales de la tensin de fluencia y tensin ltima

del acero, respectivamente, y Ry y Rt son factores de amplificacin para llegar a los

valores de tensiones de fluencia y ltima esperados.

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La Tabla 2 muestra los valores de Ry y Rt recomendados para distintos aceros

estructurales.

Tabla 2: Valores de Ry y Rt para aceros estructurales de uso comn

Acero Ry Rt Perfiles laminados: A36 A572 grado 50 A992

1.5 1.1 1.1

1.2 1.1 1.1

Placas: A36 A572 grado 50

1.3 1.1

1.2 1.2

2.2.10.3. Elementos estructurales

Esbeltez de la seccin

Uno de los requisitos fundamentales sobre los elementos estructurales para su

utilizacin en estructuras sismorresistentes es que sean capaces de soportar

deformaciones inelsticas ms all del punto en que alcanzan su capacidad.

Figura 4: Efecto de la esbeltez de la seccin sobre el comportamiento de una viga

Considerando lo anterior es que las Disposiciones slo permiten la utilizacin de

secciones compactas de vigas, columnas y arriostramientos para sistemas estructurales

que resistan solicitaciones ssmicas.

M

>

Mp

Mr <

ps < p <

y u = 3y u = 8y

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OS

La Figura 4 ilustra el comportamiento de una viga en flexin, para diferentes razones

de esbeltez de su seccin transversal. Para secciones esbeltas ( ) la seccin

llega al estado lmite de pandeo local antes de que se produzca fluencia en el elemento,

alcanza su capacidad y rpidamente pierde resistencia y ocurre la falla. Para secciones

no compactas el pandeo local ocurre cuando parte del elemento ya se ha

plastificado, y nuevamente la viga alcanza su capacidad y falla rpidamente.

Finalmente, para secciones compactas el elemento no sufre pandeo local y

mantiene su capacidad para un rango de deformacin inelstica, antes de llegar a la

falla.

Los requisitos para clasificar una seccin como compacta, sin embargo, varan

dependiendo del nivel de ductilidad del sistema estructural utilizado. Para sistemas

estructurales con un nivel de ductilidad significativo, se espera que los elementos

estructurales sufran grandes incursiones en el rango inelstico y que esto ocurra varias

veces durante un terremoto.

Figura 5: Acumulacin de rotacin plstica en una viga

En elementos dctiles de acero esto significa que luego de la primera incursin en el

rango elstico quedan deformaciones remanentes en el elemento, las que se van

acumulando despus de cada ciclo adicional de deformacin inelstica. Este efecto es

(> r)

(p > > r),

(p > ),

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04

Rotacin - bm (rad)

Mom

ento

- M

/Mp

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ilustrado en la Figura 5. Esta figura muestra los resultados experimentales momento-

rotacin en el extremo de una viga de primer piso de un marco de acero con columnas

compuestas sometido a solicitaciones ssmicas simuladas (Herrera et al. 2008).

Se puede apreciar que cada ciclo de deformacin inelstica induce una deformacin

inferior a la deformacin inelstica ms grande que tiene que resistir el extremo de la

viga. El lmite de compacidad en la especificacin general est definido

considerando una capacidad de deformacin inelstica de 3 veces la deformacin de

fluencia, como se indica en la Figura 4.

Esta capacidad de deformacin inelstica es suficiente para que los elementos

estructurales puedan alcanzar su capacidad bajo acciones monotnicas, pero no para el

caso de sucesivas incursiones en el rango inelstico, como ocurre en un terremoto.

Teniendo en cuenta este efecto, las Disposiciones definen una nueva categora de

secciones compactas, denominadas secciones ssmicamente compactas.

Para que una seccin sea ssmicamente compacta la esbeltez b/t de cada una de

sus partes debe ser menor o igual al valor lmite ps, el que es ms restrictivo que .

Un elemento estructural ssmicamente compacto ser capaz de soportar deformaciones

inelsticas mayores a 6 7 veces la deformacin de fluencia. Para sistemas

estructurales de ductilidad limitada, entonces, se deben utilizar elementos estructurales

compactos, mientras que para sistemas estructurales de ductilidad moderada a alta se

puede usar slo elementos ssmicamente compactos.

Esbeltez del elemento

Si observamos el efecto de la esbeltez global en vigas sometidas a flexin, podemos

distinguir comportamientos similares a los debidos al pandeo local. La esbeltez de una

viga est determinada por la distancia entre arriostramientos laterales Lb como lo ilustra

la Figura 6. Para distancias muy grandes entre arriostramientos (L > Lr), la viga sufre

inestabilidad lateral-torsional o volcamiento antes de haber llegado a la fluencia en

alguna seccin, alcanza su capacidad y falla rpidamente.

p

p

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Para distancias intermedias entre arriostramientos (Lr > L > Lp), el volcamiento ocurre

cuando parte del elemento ya ha alcanzado la fluencia, pero el comportamiento

despus de llegar a su capacidad es el mismo. Para vigas adecuadamente arriostradas

(Lp > L), la viga alcanza su momento plstico y es capaz de mantenerlo hasta un cierto

nivel de deformacin inelstica. Similarmente al caso de la esbeltez de la seccin, las

Disposiciones definen una distancia mxima entre arriostramientos adicional, Lps, la que

permite a las vigas soportar deformaciones inelsticas significativas.

Figura 6: Efecto de la esbeltez global sobre el comportamiento de una viga

Para vigas en sistemas estructurales de baja ductilidad, las disposiciones permiten la

ocurrencia de volcamiento y, por tanto, no pone restricciones a la distancia entre

arriostramientos que se puede utilizar. Para vigas en sistemas de ductilidad moderada a

alta, en cambio, la distancia entre arriostramientos mxima est limitada, de modo que

el volcamiento no sea posible y las vigas tengan una capacidad de deformacin

inelstica acorde con las demandas a las que estarn sometidas durante un terremoto

severo.

Zonas protegidas

Este es un nuevo concepto en las disposiciones. Durante la documentacin de las

fallas despus del terremoto de Northridge y los posteriores estudios experimentales

realizados, se observ que la presencia de irregularidades en ciertas zonas generaba

puntos dbiles que podan producir agrietamiento y la falla anticipada del elemento. Las

zonas donde esto ocurra eran normalmente zonas de alta demanda de deformacin

M

Lb > L

Mp

Mr Lp < Lb < Lr

Lps < Lb < LpLb < Lps

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inelstica, como las regiones donde se producan articulaciones plsticas en las vigas o

los extremos de arriostramientos. Las irregularidades observadas incluan: pinchazos de

soldadura, piezas utilizadas para facilitar la ereccin y ensamble de elementos no

estructurales, conectores de corte soldados, y perforaciones y cortes con antorcha no

suavizados.

Dependiendo del sistema estructural utilizado, las disposiciones definen diferentes

zonas protegidas en las que est prohibido introducir irregularidades como las

nombradas ms arriba, salvo que se haya demostrado a travs de ensayos calificados

que la presencia de estas irregularidades no afectar el desempeo del elemento

estructural.

Conexiones

Tomando en cuenta que las conexiones son los puntos ms crticos de una

estructura, ya que la falla de una conexin redunda generalmente en el colapso de un

elemento o el sistema estructural, las disposiciones exigen que el estado lmite que

defina la capacidad de la conexin sea un estado lmite (modo de falla) dctil, o bien

que se asegure que la falla ocurrir en el elemento estructural y que ser tambin dctil.

Para lograr esto en conexiones apernadas, las disposiciones exigen la utilizacin de

pernos pretensados de acuerdo a los requisitos de conectores en friccin, y limitan la

utilizacin de perforaciones sobredimensionadas u ovaladas a casos particulares o

aquellos casos en que se pueda demostrar a travs de ensayos que su utilizacin es

viable y no perjudica la ductilidad del sistema estructural.

En el caso de uniones soldadas, las soldaduras deben cumplir con requisitos de

resistencia a la fractura, lo que debe asegurarse a travs de la ejecucin de stas

siguiendo procedimientos certificados de calidad y con electrodos adecuados, o bien su

desempeo debe corroborarse experimentalmente. Las disposiciones definen adems

soldaduras de demanda crtica, que son aquellas soldaduras cuya falla afecta

directamente la ductilidad del sistema estructural. Para este tipo de soldaduras, los

requisitos son an ms exigentes.

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Por ltimo, no est permitido disear uniones de modo que soldaduras y pernos

resistan en conjunto una misma fuerza, por ejemplo la traccin en un arriostramiento.

En el caso de placas de continuidad y atiesadores, no se debe soldar stos en todo

el contorno y se debe recortar las esquinas (ver Figura 7), ya que esto crea estados

triaxiales de tensiones en las esquinas que generan grietas que luego se propagan a la

seccin completa del elemento.

Figura 7: Detalle de atiesadores

2.2.11. Norma AISC-ASD (Diseo resistencia permisible):

Mtodo que proporciona a los componentes estructurales la resistencia permisible

para igualar o exceder las fuerzas que soporta el elemento, bajo la accin de las

combinaciones de carga de la ASD. (AISC-2004). Tomando las combinaciones de carga

que nos dicta la norma ASD logramos cargar al mximo un elemento estructural para

llevarlo hasta su mayor esfuerzo sin que el mismo falle o se deforme.

2.2.12. Normas AISC-LRFD

Sus siglas en ingles Load and Resistance Factor Design (Carga y resistencia por

factor de diseo). Es una de las normas dictadas por el instituto americano de acero en

la cual se destaca mayorar las cargas y tomar en cuenta las solicitaciones de servicios.

(AISC 2003). Esta norma permite mayorar las cargas y tomar en cuenta las cargas de

servicio. Las cargas de servicio estn especificadas en la norma dependiendo para el

uso al cual vaya ser destinada la edificacin que se va a disear.

Atiesador

Corte en la esquina

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OS

2.2.13. Consideraciones de la norma venezolana COVENIN 1756:2001 1

Edificaciones Sismorresistentes

La norma para edificaciones antissmicas afecta en forma explcita que la estructura

en general y sus miembros en particular pueden tener incursiones importantes en el

dominio inelstico, de la respuesta bajo la accin de los movimientos ssmicos de la

severidad prescritos, por lo que para el diseo de los miembros y sus conexiones, as

como para la evaluacin de la seguridad global de la estructura, se deben seguir ciertos

criterios congruentes con el nivel de respuesta supuesto al asignar en un determinado

nivel de diseo ND. En el nivel de diseo ND3 se admite que las conexiones de los

miembros aporticados pueden exceder unas seis veces la rotacin cedente.

El nivel de diseo 3, ND3, asegura una adecuada secuencia de rtulas plsticas para

permitir una gran disipacin de energa. Este nivel de diseo requiere el cumplimiento

de requisitos de diseo y detallado muy estricto para que la estructura sea capaz de

soportar sismos muy severos. En nivel de diseo 2 ND2, se permite a la estructura

incursiones en el dominio de la respuesta inelstica sin que presenten fallas de tipo

frgil. La experiencia ha mostrado que cuidando los detalles propios de este nivel, las

edificaciones estn en capacidad de resistir las acciones de diseo de la norma

ssmica. La seleccin entre los niveles ND3 y ND2 en aquella zona ssmica donde la

norma lo permite, est habitado por las condiciones tcnicas y econmicas de la obra.

El nivel de diseo ND1, est asociado a grandes fuerzas de diseo en el dominio

elstico de la respuesta. Las disposiciones normativas para este nivel estn concebidas

para diseo bajo cargas estticas y por lo tanto no contemplan incursiones significativas

de cedencia bajo cargas reversibles. Sin embargo, hay un pequeo margen para la

respuesta inelstica, en la eventualidad de un sismo en las zonas consideradas de

menor riesgo.

2.2.14. Programa de Anlisis y Diseo.

Programa Staad es un software porque dispone de aspecto importante para la

ingeniera estructural basado el desarrollo de modelos para anlisis, diseo como

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OS

verificacin y visualizacin de estructuras, el mismo est basado en los principios de

ingeniera concurrente, es decir se puede construir un modelo, verificarlo grficamente,

ejecutar anlisis y diseo, revisar resultados, ordenar la data para crear un reporte.

Segn el tutorial del programa Staad Pro III y la pgina Web www.tusoftwore.com, el

programa Staad es un software, para la comprensin de la ingeniera estructural que

dispone de todos los aspectos de dicha ingeniera, tales como desarrollo de los

modelos para anlisis, diseo, verificacin y visualizacin. El STAAD est basado en los

principios de ingeniera concurrente, es decir, se puede construir un modelo, verificarlo

grficamente, ejecutar anlisis y diseo, revisar resultados, ordenar y buscar la data

para crear un reporte. Seguido estn las opciones tiles en los mens tales como:

STAAD-III Analysis and Design.

STAAD-PRE Grafical Input Generation.

STAAD-PRO.

El proceso de anlisis y diseo est integrado y puede ser ejecutado en la misma

corrida. El STAAD-PRO usa comandos de lenguaje basado en un formato de entrada el

cual puede ser creado a travs de un editor, el STAAD-PRE grafica la entrada, o travs

del CAD basado en las generaciones de la entrada. La salida generada por STAAD-III

consiste de resultados numricamente detallados por el anlisis o diseo y notables

representaciones, que se pueden imprimir como parte de la corrida del documento.

El STAAD-PRE facilita admitiendo la generacin modelando una estructura

grficamente. La generacin de la geometra facilita la generacin de vista de los

modelos estructurales en situaciones de 2D y 3D. Cualquier otra especificacin como

propiedades de secciones, constantes en los materiales de apoyos, cargas, anlisis o

diseo, estas opciones se genera en el STAAD con el lenguaje de comando basado en

el archivo de entrada. El STAAD-PRO, deja ver los resultados de una manera simple

donde se detalla perfectamente el comportamiento de los miembros analizados

mediante la generacin de reporte. La salida se origina despus de ejecutar el anlisis y

diseo, la cual esta defina como un Output o reporte el cual contempla una fcil

interpretacin de los resultados, tales como son:

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OS

Solicitaciones en los Miembros.

Desplazamientos de las Juntas.

Reacciones en los Apoyos.

Diseo en vigas.

Reacciones de los Resortes.

Diseos en Columnas.

El programa STAAD-PRO, no presenta limitaciones con respecto a geometra de los

prticos, secciones variables, diafragmas flexibles, diseo de columnas ni pandeo en

columnas ni tampoco excentricidades en las mismas y no presenta limitaciones con

respecto al tipo de columna.

2.3. Definicin de Trminos Bsicos

Trminos bsicos (norma COVENIN 98)

Acero: aleacin de hierro y carbono, con un contenido mximo de carbono del 2%

Arriostramiento relativo: arriostramiento que controla la deriva entre dos niveles consecutivos o entre puntos a lo largo de columnas o vigas.

Aseguramiento de la calidad: Conjunto de acciones planificadas y sistemticas necesarias para propiciar la confianza adecuada de que un producto servicio cumple

con los requisitos de calidad establecidos.

Carga de pandeo: la carga para la cual un miembro comprimido perfectamente recto adopta una posicin deformada.

Carga lmite de estabilidad: carga (terica), mxima que una estructura, miembro o elemento estructural, puede soportar cuando se incluyen efectos de inestabilidad

segundo orden.

DERECHOS

RESERVAD

OS

Columna: miembro estructural utilizado principalmente para soportar la carga normal de compresin acompaada o no de momentos flectores y que tiene una altura de por

lo menos 3 veces su menor dimensin lateral.

Conexin: combinacin de juntas para transmitir fuerzas entre dos o ms miembros.

Conexin rgida: conexin con rigidez suficiente para mantener los ngulos entre los miembros y interceptantes.

Desplazamiento lateral: el movimiento lateral de una estructura bajo la accin de cargas laterales, cargas verticales asimtricas, o propiedades asimtricas de la

estructura.

Factor de amplificacin: es un factor multiplicador de los valores de momento o de la deformada en la longitud no arriostrada con el fin de obtener valores que reflejen los

generados por la excentricidad de la carga axial aplicada al miembro.

Fuerza: trmino genrico para significar fuerza normal, momento flector, momento torsor y cortes.

Nivel de diseo: es un conjunto de prescripciones normativas, asociadas a un determinado factor de reduccin de respuesta y uso de la edificacin, que se aplica en

el diseo de los miembros del sistema resistente a sismos.

Perfil: designacin genrica de los miembros de acero estructural. El trmino viga utilizada incorrectamente por los fabricantes y distribuidores de productos de acero es

un error conceptual, por cuanto asigna a priori su destino estructural. Esta puede ser

una de las razones para que se oiga a no profesionales confundir viga con columna.

Ratio: Los ratios contienen datos que son ledos de las estructuras de informacin, mientras que las caractersticas actan como la clave en este proceso.

DERECHOS

RESERVAD

OS

Relacin de esbeltez: la relacin entre la longitud efectiva de una columna respecto a su radio de giro, ambos referidos al mismo eje de flexin.

2.4. Sistema de Variables

Sismo-resistentencia en edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad,

bajo la norma AISC ASD y LRFD.

2.4.1. Definicin Conceptual

La Sismo-resistentencia en edificaciones metlicas es una propiedad o atributo de

que se dota a una edificacin, mediante la aplicacin de tcnicas de diseo de su

configuracin geomtrica y la incorporacin en su constitucin fsica, de componentes

estructurales especiales que la capacitan para resistir las fuerzas que se presentan

durante un movimiento ssmico, lo que se traduce en proteccin de la vida de los

ocupantes y de la integridad del edificio mismo.

2.4.2. Definicin Operacional Operacionalmente la variable ser definida de acuerdo a los resultados logrados

en la ejecucin del programa STAAD-PRO, el cual presentara las determinaciones por

anlisis de las estructuras diseadas en acero para el caso de cuatro, ocho y doce

pisos, obteniendo de esta manera los datos que caracterizan las dimensiones e

indicadores de estudio mostrados en el cuadro de operacionalizacin que se muestra a

continuacin.

DERECHOS

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OS

2.4. Cuadro de operacionalizacin de la variable Objetivo General: Analizar sismo-resistentemente edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la norma de la AISC, ASD y LRFD.

OBJETIVO

ESPECIFICO VARIABLE DIMENSIN INDICADORES

Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma AISC ASD.

Sismorresistencia en edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la norma AISC ASD y LRFD.

Comportamiento de edificaciones

Zona ssmica Aceleracin del

Terreno. Nivel de Diseo Suelo y coeficientes

del terreno. Vibracin de la

estructura Peso de la

estructura. Clculo del corte

basal Torsin esttica

equivalente

Analizar el comportamiento de edificaciones en acero de cuatro ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma AISC LRFD.

Comparar los resultados arrojados por la normas.

Comparacin de resultados

Miembros sometidos a mayores esfuerzos

Fuente: Arrieta y Parra (2010)

DERECHOS

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OS

CAPTULO III

MARCO METODOLGICO

3.1. Tipo de Investigacin.

Con el desarrollo de esta investigacin se analiza sismo-resistentemente las

edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la Norma AISC ASD y

LRFD.

Este estudio puede considerarse de tipo descriptivo de acuerdo con Sabino (2000),

porque consiste en la caracterizacin de un hecho, fenmeno, individuo o grupo, con el

fin de establecer su estructura o comportamiento, los resultados de este tipo de

investigacin se ubican con un nivel intermedio en cuanto a la profundidad de los

conocimientos se refiere.

As mismo, para Hernndez, Fernndez y Baptista (2006), el propsito de la

investigacin descriptiva es referir situaciones y eventos, decir cmo es y cmo se

manifiesta determinado fenmeno. Buscan especificar las propiedades importantes de

personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenmeno que sea sometido a anlisis.

Se selecciona una serie de cuestiones y se mide cada una de ellas

independientemente, para as describir lo que se investiga. Miden los conceptos o

variables a los que se refieren. Se centran en medir con la mayor precisin posible.

Por otra parte, para Tamayo y Tamayo (2002), la investigacin descriptiva

comprende la descripcin, registro, anlisis e interpretacin de la naturaleza actual,

composicin o procesos de los fenmenos. El enfoque se hace sobre conclusiones

dominantes, o sobre una persona, grupo o cosa, se conduce o funciona en el presente.

DERECHOS

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OS

Es por ello, que se considera como descriptiva ya que la recopilacin de la

informacin se realiza utilizando las simulaciones desarrolladas en el STAAD.Pro, bajo

estructuras tipos, permitiendo comparar las configuraciones de las normas objeto de

estudio. Sustentado bajo los planteamientos de Chvez (2001, p. 135) quien enuncia

que la investigacin de tipo descriptiva, es aquella orientada a recolectar informacin

relacionada con el estado real de la variable de estudio. permitiendo generar un

anlisis sobre las situaciones identificadas de forma tal que ser posible generar

criterios precisos sobre el hecho, en este caso especifico, el anlisis sismo-

resistentemente de edificaciones metlicas construidas en zona alta sismicidad, bajo la

norma AISC, ASD y LRFD.

3.2. Diseo de Investigacin

Al respecto, Hernndez, Fernndez y Baptista (2006) plantean que la investigacin

de tipo no experimental se realiza sin manipular deliberadamente las variables, por lo

tanto los fenmenos se observan tal y como se dan en su ambiente natural, en un solo

momento, en un tiempo nico para despus analizarlo. De esta manera la investigacin

slo depende de la observacin a los sujetos en su ambiente natural sin alterar ninguna

condicin de su realidad.

Refiere por su parte Tamayo y Tamayo (2002), la investigacin no experimental es

una indagacin emprica y sistemtica en la cual el cientfico no tiene un control directo

sobre las variables independientes porque sus manifestaciones ya han ocurrido o

porque son inherentemente no manipulables. Las inferencias acerca de las relaciones

entre variables se hacen, sin una intervencin directa, a partir de la variacin

concomitante de las variables dependientes e independientes.

El diseo de la investigacin de refiere a la estrategia que adopta el investigador

para responder al problema planteado (Arias, 1999). Por consiguiente, esta

investigacin se lleva a cabo con un diseo de investigacin tipo no experimental, ya

que en sta no se manipulan las metodologas y las normas de los elementos que la

define. En tal sentido, la no manipulacin de las estructuras bajo diferentes

DERECHOS

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OS

configuraciones de conexionado y arriostramiento determina un diseo tipo no

experimental como ya se haba indicado. Es importante destacar que las condiciones a

ser evaluadas dependen de manera exclusiva de las determinaciones que refieren las

normas de diseo, por ello no sern modificadas, por lo que tales criterios sern

aplicados en estructuras diseadas mediante el uso del software STAAD.Pro.

3.3 Poblacin y Muestra de Estudio

La poblacin es el universo de la investigacin sobre el cual se procede a generalizar

los resultados. Est constituida por caractersticas o estratos que le permiten distinguir

unos de otros segn lo manifiesta Chvez (2001). En tal sentido, la poblacin de la

presente investigacin est compuesta por las edificaciones metlicas en zona ssmicas

que sern analizadas mediante las corridas a preparar en el StaadPro, el cual ser el

instrumento principal para la obtencin de los datos mediante la conveniente insercin

de los informes requeridos en dicho paquete computacional.

As mismo, la poblacin del presente estudio est clasificada como finita, de

acuerdo a las definiciones expresadas por Chvez (2001) quien determina que son

aquellas poblaciones constituidas por menos de 100.000 unidades de estudio. La

muestra del presente estudio se refiere a 3 estructuras, las cuales estn integradas de

la siguiente manera:

Edificaciones en acero de cuatro pisos Edificaciones en acero de ocho pisos Edificaciones en acero de doce pisos

3.4 Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin de Datos

Las tcnicas e instrumentos son los recursos utilizados para facilitar la recoleccin y

el anlisis de los hechos observados: estos son numerosos y varan de acuerdo con los

factores a evaluarse. (Risquez, Fue mayor, Pereira, 1999). Para el desarrollo de los

DERECHOS

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OS

objetivos trazados en esta investigacin ser necesario utilizar las tcnicas de

observacin documental o bibliogrfica.

La observacin documental o bibliogrfica es definida por Bavaresco (2001), como la

revisin de todo el material escrito que guarde relacin con los estudios realizados,

libros, folletos, manuales, entre otros. La aplicacin de stas tcnicas permitir

recolectar y procesar la informacin requerida para el desarrollo de las diferentes

estructuras analizadas.

A los fines de la presente investigacin la tcnica estar basada en el uso del

software STAAD.Pro el cual en base al diseo de una serie de estructuras con

orientacin a las normas AISC, ASD y LRFD sern expuestas a la funcin de anlisis

que ejecuta este programa y el cual estar en posibilidad de informar cada uno de los

detalles de acuerdo a la solicitud que realice el usuario, de esta manera ser posible

identificar la precisin de diseo en base al carcter sismoresistente.

3.5. Procedimientos Metodolgicos

Con el propsito de dar cumplimiento a los objetivos propuestos por la investigacin,

fue necesario el desarrollo previo de los edificios mediante el uso del software

STAAD.Pro, de ah que para calcular los edificios se necesit conocer las cargas que

van a soportar la losa de piso y entre pisos. Estas cargas estn expresadas en la norma

COVENIN y son las siguientes:

Para entre pisos:

Peso losa acero. 150 kg/mt2 Peso cielo raso y ductos. 30 kg/mt2 Peso acabado. 100 kg/mt2 Peso tabiquera y paredes 100 kg/mt2 Sub-total.. 380 kg/mt2

DERECHOS

RESERVAD

OS

La losa de entre piso fue armada en la distancia ms corta por lo cual las vigas de

carga son las de menor distancia.

Figura 8: Losa entre piso

Luego de correr el programa se obtuvieron las reacciones de la losa de entre piso y

las fueron colocadas como carga distribuida a lo largo de la viga de carga de los

edificios. El apoyo 1 dio una reaccin de 808 kg/mts2 que es igual a la del apoyo 3 por

ser una viga simtrica con igualdad de cargas distribuidas, el apoyo 2 ubicado en la

mitad de la viga genera una reaccin de 2345 kg/mts2 es importante destacar que estas

fuerzas son en relacin con el eje y en direccin negativa.

Carga del apoyo 1 y 3 sealada en azul Carga del apoyo 2 en azul

Figura 9: Cargas de apoyo

1 2 3

380 Kg/

DERECHOS

RESERVAD

OS

Losa de techo: Peso propio losa acero:. 150 Kg/mts2 Peso por cielo rasos y ductos 30 Kg/mts2 Peso mortero e impermeabilizacin 100 Kg/mts2 280 Kg/mts2

De igual manera la losa de techo se dise utilizando como herramienta el programa

y fueron tomadas las reacciones las cuales trasmitieron a lo largo de la viga de carga

como se muestra a continuacin

Figura 10: Losa de techo

En el apoyo 1 se genera una reaccin de 611 kg/mts2 en direccin al eje y negativa

siendo la misma para el apoyo 3 por ser una viga simtrica uniformemente distribuida y

el apoyo 2 soporta una fuerza de 1775 kg/mts2.

De la siguiente manera fue distribuida en el edificio en los apoyos 1 y 3

Y en el apoyo 2 de esta manera

Figura 11: Distribucin de apoyo

21 3

DERECHOS

RESERVAD

OS

Una vez conocidas las reacciones de las vigas se procedi a aplicar las normas para

analizar los edificios bajo la norma de la AISC LRFD en el programa se realizaron los

siguientes pasos

Idealizar la estructura

Figura 12: idealizando estructura

Llevar el modelo del Wizard al Staad pro.

Figura 13: Traslado de Wizard al Staad pro

DERECHOS

RESERVAD

OS

Fueron agregados los apoyos en los nodos seleccionados en la figura 14.

Figura 14: Especificacin de soportes

Se procedi a definir la norma de diseo.

Figura 15: Seleccin de norma de diseo

DERECHOS

RESERVAD

OS

Agregar las cargas muertas y cargas variables antes calculadas en la losa de piso y entre piso.

Figura 16: cargas muertas y variables

Se mont la carga ssmica primero agregando el espectro de diseo calculado

por la tabla de la norma COVENIN 1756 se obtuvo el grupo del diseo en este

caso es grupo A porque son edificaciones que albergan instalaciones esenciales,

de funcionamiento vital en condiciones de emergencia o cuya falla pueda dar

lugar a cuantiosas prdidas humanas o econmicas.

Figura 17: Carga ssmica

Por ser del grupo A el valor de es igual a 1,30 la zona ssmica la se determin de la norma COVENIN 1756 tomando como lugar de ejecucin del proyecto donde la zona

DERECHOS

RESERVAD

OS

ssmica es nivel 7 obteniendo Ao 0,40. Para que el anlisis de las edificaciones fuese

ms fuerte se tom el suelo en peor estado que es un suelo arcilloso denominado como

suelos blandos.

Figura 18: Especificacin del suelo

El nivel de diseo tomado fue el 7 porque es el referido por la norma por el tipo de edificaciones que se est diseando.

Figura 19: Especificacin del nivel de diseo

DERECHOS

RESERVAD

OS

El factor de reduccin asumido fue el de 6,0

Figura 20: Factor de reduccin

Los valores de , To y T* se utiliz el tipo de suelo que para el caso de diseo

fue un tipo S4, as mismo se calculan los valores de

Figura 21: Tipo de suelo

Una vez calculados lo espectros fueron pasados al Staad proo y se procedi a

cargar ssmicamente la estructura en las tres direcciones x, y, z.

DERECHOS

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OS

Carga en el eje x

Figura 22: Cargar ssmica en la estructura. Eje x

Carga en el eje y

Figura 23: Cargar ssmica en la estructura. Eje y

DERECHOS

RESERVAD

OS

Carga en el eje z

Figura 24: Cargar ssmica en la estructura. Eje z

De esta manera y mediante el uso del software Staad Pro, fueron logrados los

diseos destacando la utilidad del programa el cual a partir del manejo sistematizado de

parmetros que son seleccionados y definidos por el usuario, se establece el diseo de

la estructura deseada, por ello fueron seleccionados dentro del campo de las normas

ASD y LRFD, adems de realizar la seleccin del tipo de suelo y las caracterizaciones

de orden ssmico tomando en cuenta los valores ofrecidos por la norma COVENIN.

Toda esta operacin garantiz los diseos requeridos para ejecutar el anlisis del

comportamiento de edificaciones en acero segn lo comprometi el estudio en sus

objetivos especficos.

DERECHOS

RESERVAD

OS

CAPITULO IV

ANLISIS DE LOS RESULTADOS

4.1. Anlisis del comportamiento de edificaciones en acero de cuatro, ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC ASD. Edificio doce pisos AISC ASD

Figura 25: Edificio de doce pisos diseado bajo la norma AISC ASD

En el edificio de doce pisos diseado bajo la norma AISC ASD el elemento ms

solicitado es la columna 86 que se encuentra en el primer piso en el prtico central, esta

columna compuesta por un perfil de seccin HE400B est actuando en la misma un

ratio de 0.799 llevando al perfil a que trabaje casi en su lmite que sera con un ratio de

1 solo falta el 20% para llegar al lmite.

DERECHOS

RESERVAD

OS

Figura 26: Edificio de doce pisos detalle de viga de carga

Figura 27: Seccin de la columna

De igual manera la viga de carga ms solicitada es la nmero 61 constituida por un

perfil de IPN 380 y est posicionada en el prtico central en el primer piso

Columna 86

DERECHOS

RESERVAD

OS

Figura 28: Edificio de doce pisos detalle de perfil I

El detalle del perfil l se muestra a continuacin

Figura 29: Detalle del perfil l

Columna 61

DERECHOS

RESERVAD

OS

Edificio 8 pisos AISC ASD

Figura 30: Edificio de 8 pisos prticos y columnas

Edificio de 8 pisos constituido por cuatro prticos siendo el prtico central en el nivel

del primer piso el ms exigido por las solicitaciones de carga. La columna mas cargada

es la columna del prtico central que tiene por nmero 58 con un ratio de 0.909 el perfil

utilizado para el diseo de la misma el cual es un HEA 280B

DERECHOS

RESERVAD

OS

Figura 31: Edificio de 8 pisos detalle de perfil

A continuacin detalle del perfil que constituye la seccin

Figura 32: Detalle del perfil

En el caso de las vigas la ms solicitada es la viga de carga que se encuentra en el

prtico central llevando un nmero 41 y un ratio de 0.928 constituida por un perfil ipn

360

Columna 58

DERECHOS

RESERVAD

OS

Figura 33: Detalle del perfil

A continuacin se muestra la seccin de la viga

Figura 34: Seccin de la viga

Viga 41

DERECHOS

RESERVAD

OS

Edificio 4 Pisos AISC ASD

Figura 35: Columna mas cargada

La columna mas cargada en el edificio es la nmero 42 llevando al elemento que

est compuesto a un 85% de trabajo dicho elemento es un perfil HE280B

DERECHOS

RESERVAD

OS

Figura 36: viga ms cargada

Detalle de la seccin de la columna

Figura 37: Seccin de la columna

La viga mas cargada en el edificio es la nmero 29 con un ratio de 0.865 se

encuentra en el primer piso prtico central

Columna 42

DERECHOS

RESERVAD

OS

Figura 38: Seccin de la columna

Detalle de la seccin de la viga

LR Figura 39: Seccin de la viga

Viga 29

DERECHOS

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OS

4.2. Anlisis del comportamiento de edificaciones en acero de cuatro ocho y doce pisos diseadas en zonas de alta sismicidad y bajo la norma de la AISC LRFD.

Edificio 12 pisos norma LRFD

Figura 40: columna de mayor carga

En la figura 40, se muestran las dimensiones del edificio de 12 pisos, el cual posee

una longitud de 36 mts con respecto al eje Y, mientras que para el eje Z es de 6mts, y 5

mts para el eje X, con una distancia entre pisos de 3 mts..

En el edificio de 12 pisos la columna que se encuentra ms cargada es la N86

ubicada en el primer piso del edificio esta columna est compuesta por un perfil

DERECHOS

RESERVAD

OS

HE260B, esta columna tiene un ratio de 0.941 exigiendo el mximo al perfil. Tomamos

dicha columna por ser la ms cargada en la estructura.

Figura 41: seccin de la columna HE260B A continuacin se muestra una figura de la seccin de la columna HE260B

Figura 42: seccin de la columna HE260B En dicho edificio la viga mas cargada es la nmero 62 ubicada en el primer piso en

el prtico del centro. Dicha viga de carga tiene un ratio de 0.866

Columna 86

DERECHOS

RESERVAD

OS

Figura 43: seccin de la columna HE260B

Llevando al perfil a un lmite de exigencia del 86%. A continuacin se muestra un

detalle del perfil utilizado para la viga IPN 300

Figura 44: detalle del perfil

Viga 62

DERECHOS

RESERVAD

OS

Edificio de 8 pisos norma LRFD

Figura 45: edificio de ocho pisos, columna que est sometida a mas fuerza

En la figura 45, se muestran las dimensiones del edificio de 8 pisos, el cual posee

una longitud de 24 mts con respecto al eje Y, mientras que para el eje Z es de 6mts, y 5

mts para e