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DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
PASO 9
El diseño estructural debe ser coordinado por
un ingeniero civil , de acuerdo con la Ley 400
de 1997.
La estructura de la edificación debe
diseñarse para que tenga resistencia y
rigidez adecuadas ante las cargas
mínimas de diseño.
Disponer de rigidez adecuada para limitar
la deformación ante las cargas de
servicio.
DISEÑO ESTRUCTURAL
Requisitos del sistema de resistencia sísmica y del
material estructural utilizado, así como el grado de
capacidad de disipación de energía.
Los elementos estructurales deben diseñarse y con
base en el grado de irregularidad de la estructura.
Obtención del coeficiente de disipación de energía
por medio de
El diseño de los elementos estructurales debe
realizarse para los valores más desfavorables
obtenidos de la combinación de solicitudes.
Obtención de fuerzas mayoradas de diseño.
Sumatoria de fuerzas debidas al sismo y fuerzas
debidas a cargar (vivas – muertas)
PROCEDIMIENTO
DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Diagramas Fuerzashorizontales
Diagramas FuerzasVerticales
SISTEMAS RESISTENCIA SÍSMICA
MUROS DE CARGA:
Sistema estructural que no dispone de un
pórtico completo.
Cargas verticales resistidas por muros de carga
y fuerzas horizontales resistidas por muros
estructurales.
COMBINADOS:Cargas verticales resistidas por un pórtico no resistente a momentos,, y
fuerzas horizontales son resistidas por muros estructurales.
Cargas verticales y horizontales resistidas por un pórtico resistente
momentos, combinado con muros estructurales o pórticos con diagonales, y
que no cumple los requisitos de un sistema dual.
PORTICOS:
Sistema estructural compuesto por un pórtico
espacial, resistente a momentos,
esencialmente completo, sin diagonales.
Resiste cargas verticales y fuerzas horizontales
DUALES:Sistema estructural que tiene un pórtico espacial resistente a momentos y sin
diagonales, combinado con muros estructurales.
- El pórtico espacial resistente a momentos debe soportar cargas verticales.
- El pórtico resistente a momentos, actuando independientemente, debe
diseñarse capaz de resistir como mínimo el 25 por ciento del cortante
sísmico en la base.
- Los dos sistemas deben diseñarse de tal manera que en conjunto sean
capaces de resistir la totalidad del cortante sísmico en la base.
SISTEMAS RESISTENCIA SÍSMICA
GRADO DE IRREGULARIDAD EN LA ESTRUCTURA
IRREGULARIDADES EN PLANTA
Irregularidad torsional - Irregularidad torsional extrema
Retrocesos excesivos en las esquinas
Discontinuidades en el diafragma
Desplazamientos del plano de acción de elementos
Sistemas no paralelos
IRREGULARIDADES EN ALZADO
Piso flexible (Irregularidad en rigidez)- Piso flexible
(Irregularidad extrema en rigidez)
Irregularidad en la distribución de las masas
Irregularidad geométrica
Desplazamientos dentro del plano de acción
Piso débil — Discontinuidad en la resistencia
Piso débil — Discontinuidad extrema en la resistencia
AUSENCIA DE REDUNDANCIA
Dependiendo del grado de disipación de energía de la
estructura. ( DMI – DMO - DES )
COEFICIENTE DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA
El coeficiente de capacidad de disipación de energía,
R , es función de: (a) El sistema de resistencia
sísmica de acuerdo con la clasificación dada en el
Capítulo A.3, (b) Del grado de irregularidad de la
edificación, (c) Del grado de redundancia o de
ausencia de ella en el sistema estructural de
resistencia sísmica, y (d) De los requisitos de diseño
y detallado de cada material, para el grado de
capacidad de disipación de energía correspondiente
(DMI, DMO, o DES), tal como se especifica en el
Capítulo A.3
COEFICIENTE DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA
• = coeficiente de capacidad de disipación de
energía básico definido para cada sistema
estructural y cada grado de capacidad de
disipación de energía del material estructural.
• RC = coeficiente de capacidad de disipación de
energía definido para la zona de períodos cortos
menores de en función del valor de R ,
cuando se exige así en los estudios de
microzonificación.
• R = coeficiente de capacidad de disipación de
energía para ser empleado en el diseño,
corresponde al coeficiente de disipación de
energía básico, , multiplicado por los
coeficientes de reducción de capacidad de
disipación de energía por irregularidades en altura,
en planta, y por ausencia de redundancia en el
sistema estructural de resistencia sísmica
OBTENCION DEL COEFICIENTE
CAPACIDAD DE DISIPACIÓN DE ENERGIA =
DMI – DMO – DES = DMI – DMO – DES = DMI – DMO – DES = DMI – DMO – DES =
COMBINACIÓN DE SOLICITACIONES
Las diferentes solicitaciones que deben ser tenidas encuenta, se combinan para obtener las fuerzas internasde diseño de la estructura, de acuerdo con losrequisitos del Capítulo B.2 del Reglamento, por elmétodo de diseño propio de cada material estructural.En cada una de las combinaciones de carga requeridas,las solicitaciones se multiplican por el coeficiente decarga prescrito para esa combinación en el CapítuloB.2 del Reglamento. En los efectos causados por elsismo de diseño se tiene en cuenta la capacidad dedisipación de energía del sistema estructural, lo cual selogra empleando unos efectos sísmicos reducidos dediseño, E , obtenidos dividiendo las fuerzas sísmicas Fs,determinadas en el paso 7, por el coeficiente decapacidad de disipación de energía
FUERZAS INTERNAS DE DISEÑO DE LA ESTRUCTURA
Momento
Cortante
Fuerza axial
Esta determinación de las fuerzas internas es lo quese ha llamado tradicionalmente el análisis de unaestructura
COMBINACIÓN DE CARGA DE ACUERDO AL MATERIAL ESTRUCTURAL
Cargas — Son fuerzas u otras solicitaciones queactúan sobre el sistema estructural y provienen delpeso de todos los elementos permanentes en laconstrucción, los ocupantes y sus pertenencias,efectos ambientales, asentamientos diferenciales yrestricción de cambios dimensionales. Las cargaspermanentes son cargas que varían muy poco en eltiempo y cuyas variaciones son pequeñas enmagnitud. Todas las otras cargas son cargasvariables.
COEFICIENTE DE CARGA
El coeficiente de carga - es un coeficiente que
tiene en cuenta las desviaciones inevitables de
las cargas reales con respecto a las cargas
nominales y las incertidumbres que se tienen
en el análisis estructural. Es sinónimo de
“factor de carga” para efectos del Reglamento
NSR-10.
COMBINACIONES BASICAS
Excepto cuando así se indique en la partecorrespondiente a cada uno de los materialesque se regulan en este Reglamento, debentenerse en cuenta todas las cargas indicadas acontinuación actuando en las combinacionesque se dan. El diseño debe hacerse para lacombinación que produzca el efecto másdesfavorable en la edificación, en sucimentación, o en el elemento estructural bajoconsideración.
En el presente Reglamento NSR-10, todos losmateriales estructurales, con la excepción de lamadera y guadua en el Título G
NOMENCLATURA
D = carga muerta
E = fuerzas sísmicas reducidas de diseño (E = FsR) que se emplean para diseñar los miembrosestructurales.
Ed = fuerza sísmica del umbral de daño.
F = cargas debidas al peso y presión de fluidoscon densidades bien definidas y alturas máximascontrolables.
Fs = fuerzas sísmicas calculadas de acuerdo conlos requisitos del Título A del Reglamento.
L = cargas vivas debidas al uso y ocupación de laedificación, incluyendo cargas debidas a objetosmóviles.
FUERZAS MAYORADAS DE DISEÑO
FUERZAS SISMICAS INTERNAS
DMI – DMO – DES =
FUERZAS MAYORADAS DE DISEÑO
FUERZAS SISMICAS INTERNAS INELASTICAS
COEFICIENTE DE
CARGA
FUERZAS
MAYORADAS
DEBIDO AL SISMO
FUERZAS MAYORADAS DE DISEÑO
COEFICIENTE
DE
CARGA
FUERZAS MAYORADAS
DEBIDO AL SISMO
FUERZAS MAYORADAS
DEBIDAS A CARGAS VERTICALES
COEFICIENTE
DE
CARGA
FUERZAS
MAYORADAS
DE DISEÑO
CO
NC
LU
SIO
N
Paula Andrea Gutiérrez G. & Andrés Felipe Riveros B.
PRESENTADO POR