Presentar una propuesta estructural en base a un diseño para un edificio de 3 pisos de hormigón armado y uso domiciliario
Entregar una memoria de calculo de dicha estructura determinando el o los elementos mas solicitados
Entregar planos estructurales del modelo calculado
Entregar una propuesta de mejora al modelo estructural analizado
1. Diseño Estructural Sísmico
Ingeniería en
Construcción
Taller de Construcción Sismoresistente
NOMBRE: Gisela Silva Francisco Palma
Daniela Alvarado Pablo Fontalba
Felipe Carrasco
CARRERA: Ingeniería en Construcción
ASIGNTATURA: Taller de Construccion Sismoresiste
PROFESOR: Ing. Luis Cárcamo
FECHA: 12-11-2017arr
2. Diseño Estructural
Introducción
Todas las estructuras deben ser Diseñadas y Construidas para que, con una
seguridad aceptable, sea capaz de soportar todas las acciones que la puedan
solicitar durante la construcción y el período de vida útil previsto en el proyecto
así como la agresividad del medio.
1
3. Diseño Estructural
Objetivos
Presentar una propuesta estructural en base a un diseño para un edificio de 3
pisos de hormigón armado y uso domiciliario
Entregar una memoria de calculo de dicha estructura determinando el o los
elementos mas solicitados
Entregar planos estructurales del modelo calculado
Entregar una propuesta de mejora al modelo estructural analizado
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4. Una estructura debe ser:
Simple.
Simétrica.
No debe ser demasiado alargada en planta o elevación.
Tener resistencia distribuida en forma uniforme y continua.
Evitar discontinuidades estructurales.
Armonizar elementos estructurales y no estructurales.
Juntas sísmicas adecuadas.
Evitar columnas cortas.
Una junta sísmica se debe replicar de la misma forma en todos los pisos de una edificación.
La relación, ancho por alto en los cuerpos de la estructura debe ser:
- Pórticos 1:3
- Muros 1: 5
- En planta 1:3
No se debe apoyar muro en una viga si no tiene apoyos cercanos.
La distribución de carga debe ser lo más vertical posible.
Puntos importantes a considerar dentro de la estructura
5. CARACTERISTICAS Y DISEÑO PROPUESTO
Superficie Muros y Pilares: 2,94 m2
Superficie Planta (losa) : 100 m2
Se cumple parámetro de que la
estructura esté no más allá del 3%
de la superficie de planta
Método de análisis: Estático
EDIFICIO HOTEL
MATERIALIDAD HORMIGON ARMADO
USO
AREA PARA SALONES. COMEDORES Y LUGARES DE
REUNION
SC 5,0 kPa
Zona sísmica III
Tipo de suelo C
Materialidad de la estructura hormigón armado
Categoría IV
Espesor losa 0,2 m
Nº de pisos 3
ancho 10 m
largo 10 m
Altura de muros 3,0 m
6. DISEÑO PROPUESTO
Largo 10 mts
Ancho 10 mts
Nº. De Pisos 3
Altura (h total) 9 mts
Pesos por piso
Sobrecarga de uso 37,5 ton
Carga muerta por nivel 71616 kg
71,616 ton
Datos Generales
7. 5.5 Modelos estructurales 5.5.1 Para el cálculo de las masas se deben considerar las cargas permanentes más un
porcentaje de la sobrecarga de uso, que no puede ser inferior a 25 % en construcciones destinadas a la habitación
privada o al uso público donde no es usual la aglomeración de personas o cosas, ni a un 50% en construcciones en que
es usual esa aglomeración.
Cantidad Estructura ancho largo alto Vol / un Vol / total densidad HA kg
13 pilar 0,4 0,4 3 0,48 6,24 2400 14976
5 viga 0,2 1,8 0,3 0,108 0,54 2400 1296
2 viga 0,2 4 0,3 0,24 0,48 2400 1152
2 muro 0,2 2,15 3 1,29 2,58 2400 6192
1 losa 10 10 0,2 20 20 2400 48000
total 71616
PISO h (m) PP (peso propio) SC Pst
1 3 71,616 12,5 84,116
2 3 71,616 12,5 84,116
3 3 71,616 12,5 84,116
∑ 9 214,848 37,5 252,348
CÁLCULOS PARA DETERMINAR PESO DE LA
ESTRUCTURA
8. • ZONA SISMICA : III
• IMPORTANCIA DEL EDIFICIO: IV
• TIPO DE SUELO C
Tabla 5.1 Nch 433
Tabla 6.2 Nch 433
Tabla 6.3 Nch 433
Tabla 6.1 Nch 433
Datos Estructura
0,4
s 1,05
T' 0,45
n 1,4
p 1,6
R 7
I 1,2
DISEÑO SISMO RESISTENTE
17. Utilizar los criterios de diseño establecidos para buscar una solución de
mejora.
Identificar las zonas críticas o afectadas a mayor carga sísmica, así como
también sus elementos.
MEJORAS DEL DISEÑO
Y
x
18. Una estructura debe ser:
Simple.
Simétrica.
No debe ser demasiado alargada en planta o elevación.
Tener resistencia distribuida en forma uniforme y continua.
Evitar discontinuidades estructurales.
Armonizar elementos estructurales y no estructurales.
Juntas sísmicas adecuadas.
Evitar columnas cortas.
Una junta sísmica se debe replicar de la misma forma en todos los pisos de una edificación.
No se debe apoyar muro en una viga si no tiene apoyos cercanos.
La distribución de carga debe ser lo más vertical posible.
Puntos importantes a considerar dentro de la estructura
19. PROPUESTAS DE MEJORAS AL DISEÑO
De acuerdo a los 2 puntos anteriores, los cuales se detectaron mediante
cálculos en el análisis de distribución de carga por planta , se detectó
que el eje (x) posee una rigidez menor, respecto al eje (y).
Por lo tanto el eje con déficit de rigidez (eje X) se propone para éste un
equilibrio de rigidez, mediante el confinamiento de 2 de sus marcos en
sentido opuestos, que se hará por medio de arriostramientos metálicos
dispuestos diagonalmente
la sección del
arriostramiento y la
porción de rigidez que
éste aporte, estarán
sujetas a evaluación y
cálculo según se estime
esta propuesta
20. CALCULO DE DESPLAZAMIENTO
Justificación
Un vez calculadas las resistencias del diseño debemos conocer como se comporta
para saber si es una estructura rígida o flexible, de tal manera de poder plantear
una mejora al modelo.
rígido flexible
24. 2,75 cm
5,5 cm
8,25 cm
Grafica de cambio de desplazamiento a través de sistema de aislación sísmica
25. AISLADORES SISMICOS
Si bien los sistemas de aislación contribuyen enormemente a controlar la
deformación de la estructura no se puede especular con un porcentaje o valor
absoluto. No existe eso a ciencia cierta debido a que las características de los
aisladores sísmicos puestos en obra dependerán tanto de la estructura, su
configuración, las condiciones de suelo donde se emplazara el proyecto y de las
características del sismo propiamente tal.
Para este proyecto hemos seleccionado un aislador el cual absorbe de un 30 a
un 40 % de energía cinética, este valor es estimado ya que no se puede
demostrar con números exactos el porcentaje de energía el cual va a absorber.
Cabe señalar que los aisladores están diseñados para los edificios que constan
de 3 a 9 pisos.
26. Flexibilidad horizontal de modo de alargar el período fundamental de vibración de la
estructura
Amortiguamiento y disipación de energía
Resistencia para cargas de servicio, de manera de evitar vibraciones molestas.
El sistema de aislación debe satisfacer tres requisitos en nuestra estructura
(Maqueta).
27. Aislador elastomérico de alto amortiguamiento (HDR
Estos aisladores son apoyos elastoméricos laminados, las láminas alternadas de goma
pueden deformarse en un plano horizontal entregando la flexibilidad que permite al edificio
moverse lateralmente bajo el movimiento producido por un sismo. Estos apoyos poseen
una alta rigidez vertical inhibiendo la expansión lateral de la goma que resulta de la presión
vertical de la estructura. Los aisladores elastoméricos laminados cuentan en sus extremos
superior e inferior con dos placas de acero con las cuales se conecta a la superestructura en
su parte superior y a la fundación en su parte inferior.
Tipo de aislación basal
29. • El aislamiento sísmico consiste en levantar lo que es la estructura, despegarla o aislarla del
suelo, en apoyarla sobre aisladores sísmicos los cuales son flexibles lo que permite filtrar las
aceleraciones para así reducir la demanda sísmica que recibe la estructura. Así sus esfuerzos se
reducen en un 90%, hasta casi un 100%, así la estructura se comporta de manera elástica sin
sufrir daño alguno.
• Como los aisladores están anclados a la cimentación y a las columnas, así solamente va y viene
y con la rigidez plástica que tienen los aisladores, tienen la capacidad de ir hacia un máximo y
regresar, y así garantiza después de terminado el sismo la posición original de la estructura.
Como se comporta el Aislador sísmico en la estructura de 3 pisos
30. Diagrama de flujo de diseño del aislador HDR
paso1: Calculo de la rigidez horizontal
paso 2: Calculo del área necesaria, de
acuerdo a la presión de compresión
paso 3: Calculo de la altura de goma
total
paso 4:Calculo del valor de G (modulo
de corte de la goma)
paso 5:Se estima el valor para el
espesor de goma
paso 6:Se calcula el (factor S)
parametro adimensional que mide el
tamaño relativo que mide una goma
paso 7:Se determina la cantidad de
capas de goma
paso 8: Se estima un valor para el
espsor de laminas de acero
paso 9:Se calcula la altura total del aislador
paso 10:Se calcula la rigidez y frecuencia
vertical, verificando que se encuentre
dentro delos rangos normales
paso11:Con los nuevos datos se verifica
rigidez horizontal y periodo aislado
paso12:Se verifica que la deformación
angular máxima este dentro de los
rangos
paso 13:Se verifica la carga critica de
pandeo. Que entregue un factor de
seguridad adecuado
paso 14:Se verifica el volcamiento
paso 15:Si se cumplen todas las
condiciones, podriamos dar incio al
diseño del aislador sismico
31. Propuesta de maqueta
Nuestro diseño considera una estructura en base a marcos y muros de hormigón
armado, para poder evidenciar de forma física el comportamiento de nuestro
diseño y conocer donde se generaran las fallas por efectos de un sismo, se propone
construir una maqueta a escala con las siguientes características;
Escala : 1:25
Materialidad : yeso
Armadura : malla de plástico (confección propia)
Moldaje : plancha de acrílico de 2 mm
Base : Tablero de MDF
PROPUESTA DE MAQUETA
32. Cumplimiento de objetivos
Se logro por medio de los cálculos estimar lo siguiente;
• Cumplir con la densidad de los elementos por planta
• Conocer las fuerzas solicitantes por piso, así como el corte basal
• Determinar las fuerzas solicitantes por elemento
• Conocer el desplazamiento de la estructura
• Proponer mejoras al diseño (equilibrio estructural)
• Proponer una maqueta en base al diseño calculado
• Escoger un sistema de aislación que permita aminorar el desplazamiento
CONCLUSION