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UNIVERSIDAD NACIONAL“Santiago Antúnez de Mayolo”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVILFILIAL BARRANCA

CURSO: ALBAÑILERÍA ESTRUCTURALCURSO: ALBAÑILERÍA ESTRUCTURAL

TEMA : “ACCIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS”

DOCENTE : ING. LEO LA BORDA DUEÑAS TOVAR ,

ACCIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS

Se entiende por acción a las cargas a las cuales estará sometida las estructuras de albañilería confinada, las cuales deben ser consideradas en el diseño.

TIPOSExisten 3 tipos de acciones:1) ACCIONES PERMANENTES (Carga Muerta)Son aquellas cuya intensidad no varia con el tiempo. Es una carga permanente que incluye el peso propio de todos los elementos de la edificación, tales como cimentaciones, muros portantes y no portantes, losas, vigas, columnas, puertas, ventanas, instalaciones; constituyendo lo que se conoce con el nombre de carga muerta. Se muestra en la tabla.En el análisis estructural estas acciones se idealizan generalmente como cargas distribuidas uniformes o como fuerzas puntuales.

MATERIALPESO

(Kg/m2)MATERIAL

PESO

(Kg/m2)

Albañilería de adobe

Albañilería de unidades solidas

Albañilería de unidades huecas

Concreto simple de cemento

Concreto armado

Mortero de cemento

Mortero de cal y cemento

Mortero de cal

Yeso

1,600

1,800

1,350

2,300

2,400

2,000

1,850

1,700

1,000

Agua

Cemento

Tierra

Grava y arenas secas

Losetas

Tejas artesanas

Tejas industriales

Ladrillo pastelero

Asbesto - cemento

1,000

1,600

1,600

1,600

2,400

1,600

1,800

1,600

2,500

PESO PROPIO DE ELEMENTOS DE CONSTRUCCIONPESO PROPIO DE ELEMENTOS DE CONSTRUCCION

2ACCIONES VARIABLES (Carga Viva)Son aquellas cuya intensidad varia con el tiempo. Dentro de estas acciones (cargas) están las fuerzas de gravedad que actúan sobre una estructura y que no son permanentes, tales como:

En el análisis estructural las cargas vivas se consideran distribuidas sobre toda el área del piso como cargas uniformes, aunque las cargas reales pueden estar concentradas en una área determinada.

personas, muebles, mercancía y en general, todo aquello que puede cambiar de lugar en forma manual con relativa facilidad; al conjunto de estas acciones se le conoce con el nombre de cargas vivas. Se muestra en la tabla.

Cargas vivas mínimas repartidas según la norma de carga E - 20Cargas vivas mínimas repartidas según la norma de carga E - 20

Cargas vivas mínimas repartidas según la norma de carga E - 20Cargas vivas mínimas repartidas según la norma de carga E - 20

3)ACCIONES ACCIDENTALES (Carga Sísmica)Estas acciones se caracterizan por que pueden tomarse valores significativos solo durante pequeñas fracciones de tiempo; dentro de esta categoría se incluye fundamentalmente al sismo y al viento. En el análisis estructural estas acciones se idealizan como fuerzas horizontales.

Los sismos producen oscilaciones horizontales que ocasionan fuerzas de inercia (Fi), que actúan horizontalmente sobre cada piso, techo por encima de la cimentación en forma concentrada.

Durante el sismo, el suelo vibra tanto horizontalmente como verticalmente; el movimiento vertical es ligero y generalmente se desprecia en el diseño, pero el movimiento horizontal es el principal responsable de los daños producidos en un estructura por un terremoto.

La magnitud de las fuerzas horizontales dependen de la cantidad y tipo de aceleración del suelo, así como de la masa y rigidez de la estructura.

Las cargas sísmicas pueden calcularse usando un análisis dinámico basado en la teoría de la dinámica estructural. Este análisis obligatorio en estructuras muy grandes , es usualmente complejo y se hace con la ayuda de la computadora.Para evaluar la importancia del diseño sísmico puede consultar el mapa sísmico considerando en la Norma de diseño Sismoresistente E- 030, vigente desde 1977, donde el territorio del Perú queda dividido en 3 zonas asignándole a cada una un valor de acuerdo al riesgo sísmico.

Para estructuras clasificadas como regulares y de no mas de 45 m de altura, un análisis estático de diseño sísmico puede ser suficiente. Este método aproxima las cargas dinámicas mediante un conjunto de fuerzas estáticas (Fuerzas de inercia) que se aplican lateralmente a la estructura. Estas fuerzas pueden actuar en forma simultanea en cualquier dirección y su masa , es decir, la fuerza cortante (V) total en la base de la edificación de acuerdo a la NTE E- 030 viene dada por las siguiente expresión:

Z: FACTORES DE ZONALa NTE E- 030 divide al territorio nacional en 3 zonas sísmicas, a cada una de las cuales le asigna un factor “Z, que viene hacer la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. Tal como se muestra a continuación:

FACTORES DE ZONA

ZONA FACTOR DE ZONA Z

3 0.40

2 0.30

1 0.15

PARAMETROS DEL SUELOTIPO DESCRIPCION TP (S) S

S1

S2

S3

S4

Roca o suelo muy rígidos

Suelos intermedios

Suelo flexibles o con estratos de gran espesor

Condiciones excepcionales

0.4

0.6

0.9

*

1.0

1.2

1.4

*

Esta clasificación toma en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de la onda de corte. Tal como se muestra en el cuadro.

FACTORES DE SUELO Y PARAMETROS Tp (CONDICIONES GEOTÉCNICAS)

La NTE E – 030 considera cuatro perfiles de suelo, a tres de los cuales le asigna un factor de ampliación “S” y parámetro “Tp”.

(*) Los valores Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista, pero en ningún caso serán menores que los especificados para el perfil tipo S3.

U: FACTORES DE USO E IMPORTANCIAEl coeficiente “U” corresponde a la importancia de la edificación y la NTE E- 030 considera cuatro categorías, asignándole a cada una un factor como se observa en la tabla:

(*) En estas edificaciones, a criterio del proyectista, se podrá omitir el análisis por fuerzas sísmicas, pero deberá proveerse de la resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales.

U: FACTORES DE USO E IMPORTANCIACATEGORIA DE LAS EDIFICACIONES

CATEGORIA DESCRIPCIONFACTOR U

A

EDIFICACIONES ESENCIALES

Edificaciones esenciales cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después que ocurra un sismo, hospitales, centrales de comunicación, cuarteles de bomberos y policía, subestaciones eléctricas, reservorios que pueden servir de refugio después de un desastre.

También se incluyen edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgo adicional, como grandes hornos, depósitos de materiales inflamables o tóxicos.

1.5

B

EDIFICACIONES IMPORTANTES

Edificaciones donde se reúne gran cantidad de personas como teatros, estadios, centros comerciales, establecimiento penitenciario o que guardan patrimonio valioso como museos, biblioteca y archivos especiales.

También se consideran depósitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento.1.3

C

EDIFICACIONES COMUNES

Edificaciones comunes, cuya falla ocasionaría perdidas de cuantía intermedia como viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e instalaciones industriales cuya falla no acarrea peligros adicionales de incendios, fugas de contaminantes, etc.

1.0

D

EDIFICACIONES MENORES

Edificaciones cuya falla causan perdidas de menor cuantía y normalmente la probabilidad de causar victimas es baja, como cercos de menos de 1,50 m de altura, depósitos temporales, pequeñas viviendas temporales y construcciones similares.

(*)

C: FACTORES DE AMPLIACIÓN SÍSMICA

La aceleración máxima que recibe una estructura en su cimentación (amáx = ZS) es amplificada en función a su periodo fundamental de vibración “T”.

La NTE E- 030 permite calcular el factor “C” de amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo.

Finalmente la aceleración de respuesta (ar) de una estructura queda definida por (ar = ZSC).

El periodo fundamental de la estructura “T” para cada dirección se determina con la siguiente expresión:

Donde:

CT = 35 Para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sea únicamente pórticos.

CT = 45 Para edificios de concreto armado cuyos elementos sismo resistentes sean pórticos y las cajas de ascensor y escaleras.

CT = 60 Para estructuras de mampostería y para todos los edificios de concreto armado cuyos elementos sismo resistentes sean fundamentalmente muros de corte.

hn = Altura total de la edificación en metros.

R: COEFICIENTE DE REDUCCION DE FUERZA SISMICALos sistemas estructurales se clasifican según los materiales usados y el sistema de estructuración sismo resistente predominante en cada dirección.

Según la clasificación que se haga de una edificación se usara un coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R) y se tendrán un limite de altura especificado en la NTE E- 030, se muestra en la tabla:

(*) Estos coeficientes se aplicarán únicamente a estructuras en las que los elementos verticales y horizontales permitan la disipación de energía manteniendo la estabilidad de la estructura.

(**) para estructuras irregulares, los valores de R deberán ser tomados como los ¾ de los anotados en la tabla.

Para construcciones de tierra referirse a la NTE E-80. Este tipo de construcciones no se recomienda en suelos S3, ni se permiten en suelos S4.

SISTEMAS ESTRUCTURALES

Sistema EstructuralCoeficiente de Reducción, R para

Estructuras Regulares (*) (**)

Límite de Altura (m)

Pórticos de AceroCon nudos rígidos y/o sistemas de arriostramiento.

Pórticos de Concreto ArmadoSistema en el que las cargas verticales y horizontales son resistidas únicamente por pórticos de concreto armado.

10 ---

Sistema DualSistema en el cual las fuerzas horizontales son resistidas por una combinación de pórticos y muros de concreto armado en adición a la caja de ascensores o escaleras.

Los pórticos deberán ser diseñados para tomar, por lo menos el 25% de la fuerza cortante de la base.

--- ---

Muros de Concreto ArmadoSistema en el que la resistencia sísmica esta dad fundamentalmente por muros de concreto armado

7.5 ---

Albañilería Armada o ConfinadaSistema en el cual los muros de albañilería resisten cargas verticales y horizontales. El sistema puede incluir algunos elementos de concreto armado para resistir estas cargas.

6 15

Construcciones de Madera 7 8

P: PESO DE LA EDIFICACIÓN

El peso se calculará adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinará de la siguiente manera:En edificaciones de las categorías A y B, se tomará el 50% de la carga viva.En edificaciones de la categoría C, se tomará el 25% de la carga viva.En depósitos, el 80% del peso total que es posible almacenar.En azoteas y techos en general se tomará el 25% de la carga viva.En estructuras de tanques , silos y estructuras similares se considera el 100% de la carga que puede contener.

ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

Se consideran como elementos no estructurales, aquellos que estando no conectados al sistema resistente a fuerza horizontales, su aporte a al rigidez del sistema es despreciable.En caso que los elementos no estructurales estén aislados del sistema estructural principal, estos deberán diseñarse para resistir una fuerza sísmica (V), asociada a su peso (P), tal como se indica a continuación:

Los valores de C1 se tomarán de la tabla siguiente:

VALORES DE C1 Elementos que al fallar pueden precipitarse fuera de la

edificación Yy cuya dirección de fuerza es perpendicular a su plano.

Elementos cuya falla entrañe peligro para personas u otras estructuras.

2.0

Muros dentro de una edificación (dirección de la fuerza perpendicular a su plano) 0.75

Cercos 0.50 Tanques, torres, letreros y chimeneas conectados a

una parte del edificio considerando la fuerza en cualquier dirección.

0.75

Pisos y techos que actúan como diafragmas con la dirección de la fuerza en su plano. 0.50

TRANSMISIÓN DE CARGAS

Un edificio es la superposición de varias unidades de vivienda, separadas por una losa plana horizontal delgada llamada diafragma rígido, al cual se apoya en muros y vigas constituyendo el piso del nivel superior y el techo del inferior.

Los elementos del primer piso transmiten al terreno su peso propio, sobrecarga y el que reciben de los pisos superiores. Tal como se ve en la figura:

TRANSMISIÓN DE CARGAS

El contacto con el terreno firme se produce por medio de la cimentación, cuya geometría y profundidad dependen de las cargas impuestas (carga muerta + carga viva o sobrecarga) y de loa resistencia del terreno (σt)

Los elementos estructurales: cimentación, muros, vigas y techos deben formar un conjunto monolítico (trabazón mecánica optima) capaz de resistir las cargas verticales ( Pd + Pt ) y las cargas horizontales producidas por el sismo.

TRANSMISIÓN DE CARGAS

Lo más importante es que el proyectista estructural logre continuidad entre los elementos estructurales, de esta forma del edificio responderá con una sola unidad frente al sismo; las cargas se distribuirán proporcionalmente a las rigideces de los elementos; vale decir, que cada uno tomará un porcentaje de la carga total.

Pero si la trabazón mecánica entre los elementos resistentes es deficiente no se logrará una trasferencia de esfuerzos adecuados; entonces el sismo accionará en forma independiente sobre cada uno en forma proporcional a su masa (F = m.a) originando una concentración de esfuerzos muy peligrosa.

GRACIAS