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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
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
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
2
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
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
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
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
• 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
CALCULO
CORTE BASAL
COEFICIENTE
SISMICO
CORTE
BASAL
CALCULO DEL CORTE BASAL
PISO pi (T) Ai (pi * Ai)
1 84,116 0,19 15,98
2 84,116 0,24 20,19
3 84,116 0,577 48,53
∑ 84,70
FUERZA
SOLICITANTE
POR PISO
DISTRIBUCION
DE CARGAS
POR PISO
CALCULO DEL CORTE BASAL
DISTRIBUCIÓN DE CARGAS EN PLANTA;
ELEMENTOS EJE Y
Y
X
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5 Y6 Y7
Y8
Y9 Y11
Y10
Y12
Y13
Y14
Y15
LOSA e:0,20 mt
N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T)
Y1 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y2 muro 0,2 2,15 0,166 15459,694 11,770
Y3 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y4 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y5 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y6 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y7 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y8 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y9 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y10 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y11 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y12 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y13 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
Y14 muro 0,2 2,15 0,166 15459,694 11,770
Y15 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152
∑Ki= 33507,83 25,51
CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION Y
DATOS:
E= 2,1x10^5 T/m2
Q0= 44,44 T
I= (b*h^3)/12 m4
k= (12*E*I)/L^3 T/m
L= 3 m
F1= 25,51 T
∑Ki= 33507,8333 T/m
Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi
PISO N°:1
DATOS:
PISO N°: 2
E= 2,1x10^5 T/m2
I= (b*h^3)/12 m4
k= (12*E*I)/L^3 T/m
L= 3 m
F2= 10,61 T
∑Ki= 2588,4 T/m
Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi
N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T)
Y1 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y2 muro 0,2 2,15 0,17 15459,69 4,90
Y3 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y4 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y5 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y6 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y7 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y8 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y9 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y10 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y11 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y12 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y13 muro 0,2 2,15 0,17 15459,69 4,90
Y14 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
Y15 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06
∑Ki= 33507,83 10,61
CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION Y
Y
X
X1
X2
X3
X4 X5 X6
X7
X8
X9
X10
X11
X12
X13
LOSA e:0,20 mt
DISTRIBUCIÓN DE CARGAS EN PLANTA;
ELEMENTOS EJE X
N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T)
X1 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X2 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X3 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X4 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X5 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X6 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X7 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X8 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X9 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X10 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X11 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X12 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
X13 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96
∑Ki= 2588,44 25,51
CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION X
DATOS:
E= 2,1x10^5 T/m2
Q0= 44,44 T
I= (b*h^3)/12 m4
k= (12*E*I)/L^3 T/m
L= 3 m
F1= 25,51 T
∑Ki= 2588,44444 T/m
Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi
PISO N°:1
N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T)
X1 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X2 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X3 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X4 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X5 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X6 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X7 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X8 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X9 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X10 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X11 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X12 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
X13 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82
∑Ki= 2588,44 10,61
CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION X
E= 2,1x10^5 T/m2
Q1= 25,47 T
I= (b*h^3)/12 m4
k= (12*E*I)/L^3 T/m
L= 3 m
F2= 10,61 T
∑Ki= 2588,44444 T/m
Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi
PISO N°2:
DATOS:
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
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
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
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
CALCULO DE DESPLAZAMIENTO
N° Estructura base (m) altura (m)
inercia
(m4)
rigidez
(T/m)
Keq ∑ Keq
PISO 1
pilar 0,4 3 0,9 84000 1092000
1176000
muro 0,2 3 0,45 42000 84000
PISO 2
pilar 0,4 3 0,9 84000 1092000
1176000
muro 0,2 3 0,45 42000 84000
PISO 3
pilar 0,4 3 0,9 84000 1092000
1176000
muro 0,2 3 0,45 42000 84000
Valores y calculo de Rigideces equivalentes
CALCULO DE DESPLAZAMIENTO
PARAMETROS PISO 1 PISO 2 PISO 3 UNIDADES
Peso sísmico P : 84116 168232 252348 (T)
Elasticidad E : 2,1x10^5 2,1x10^5 2,1x10^5 T/m2
Altura h : 3 6 9 m
Gravedad g : 980 980 980 (m/s2)
Inercia I : (b*h^3)/12 (b*h^3)/12 (b*h^3)/12 m4
Masa m : 85,833 171,665 257,498 (k*s2/cm)
Frecuencia ῳ : 117,052 82,768 67,580 a2
Periodo T : 0,45 0,45 0,45 s
Acelaracion Sa/g : (0,4 T/T+0,04) (0,4 T/T+0,04) (0,4 T/T+0,04)
Acelaracion Sa/g/T=1(s) : 0,385 0,385 0,385
Acelaracion Sa : 376,923 376,923 376,923 (m/s2)
Desplazamiento Sd(T=1s) : Sa/w2 = Umax Sa/w2 = Umax Sa/w2 = Umax
Desplazamiento Sd(T=1s) : 0,028 0,055 0,083 m
2,75 5,50 8,25 cm
Valores y calculo de desplazamiento
CALCULO DE DESPLAZAMIENTO
Grafica de desplazamiento
2,75 cm
5,5 cm
8,25 cm
Grafica de cambio de desplazamiento a través de sistema de aislación sísmica
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.
 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).
 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
Ppt sismo 17.11.17 (2)
• 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
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
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
 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
Gracias por su atención

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  • 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 2
  • 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
  • 10. PISO pi (T) Ai (pi * Ai) 1 84,116 0,19 15,98 2 84,116 0,24 20,19 3 84,116 0,577 48,53 ∑ 84,70 FUERZA SOLICITANTE POR PISO DISTRIBUCION DE CARGAS POR PISO CALCULO DEL CORTE BASAL
  • 11. DISTRIBUCIÓN DE CARGAS EN PLANTA; ELEMENTOS EJE Y Y X Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y11 Y10 Y12 Y13 Y14 Y15 LOSA e:0,20 mt
  • 12. N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T) Y1 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y2 muro 0,2 2,15 0,166 15459,694 11,770 Y3 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y4 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y5 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y6 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y7 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y8 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y9 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y10 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y11 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y12 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y13 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 Y14 muro 0,2 2,15 0,166 15459,694 11,770 Y15 pilar 0,4 0,4 0,002 199,111 0,152 ∑Ki= 33507,83 25,51 CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION Y DATOS: E= 2,1x10^5 T/m2 Q0= 44,44 T I= (b*h^3)/12 m4 k= (12*E*I)/L^3 T/m L= 3 m F1= 25,51 T ∑Ki= 33507,8333 T/m Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi PISO N°:1
  • 13. DATOS: PISO N°: 2 E= 2,1x10^5 T/m2 I= (b*h^3)/12 m4 k= (12*E*I)/L^3 T/m L= 3 m F2= 10,61 T ∑Ki= 2588,4 T/m Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T) Y1 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y2 muro 0,2 2,15 0,17 15459,69 4,90 Y3 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y4 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y5 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y6 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y7 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y8 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y9 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y10 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y11 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y12 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y13 muro 0,2 2,15 0,17 15459,69 4,90 Y14 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 Y15 pilar 0,4 0,4 0,00 199,11 0,06 ∑Ki= 33507,83 10,61 CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION Y
  • 14. Y X X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 LOSA e:0,20 mt DISTRIBUCIÓN DE CARGAS EN PLANTA; ELEMENTOS EJE X
  • 15. N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T) X1 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X2 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X3 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X4 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X5 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X6 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X7 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X8 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X9 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X10 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X11 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X12 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 X13 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 1,96 ∑Ki= 2588,44 25,51 CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION X DATOS: E= 2,1x10^5 T/m2 Q0= 44,44 T I= (b*h^3)/12 m4 k= (12*E*I)/L^3 T/m L= 3 m F1= 25,51 T ∑Ki= 2588,44444 T/m Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi PISO N°:1
  • 16. N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Qxi (T) X1 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X2 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X3 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X4 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X5 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X6 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X7 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X8 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X9 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X10 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X11 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X12 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 X13 pilar 0,4 0,4 0,002 199,1 0,82 ∑Ki= 2588,44 10,61 CARGA DE ELEMENTOS DIRECCION X E= 2,1x10^5 T/m2 Q1= 25,47 T I= (b*h^3)/12 m4 k= (12*E*I)/L^3 T/m L= 3 m F2= 10,61 T ∑Ki= 2588,44444 T/m Qxi= (Kix/∑Kx)*Qi PISO N°2: DATOS:
  • 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
  • 21. CALCULO DE DESPLAZAMIENTO N° Estructura base (m) altura (m) inercia (m4) rigidez (T/m) Keq ∑ Keq PISO 1 pilar 0,4 3 0,9 84000 1092000 1176000 muro 0,2 3 0,45 42000 84000 PISO 2 pilar 0,4 3 0,9 84000 1092000 1176000 muro 0,2 3 0,45 42000 84000 PISO 3 pilar 0,4 3 0,9 84000 1092000 1176000 muro 0,2 3 0,45 42000 84000 Valores y calculo de Rigideces equivalentes
  • 22. CALCULO DE DESPLAZAMIENTO PARAMETROS PISO 1 PISO 2 PISO 3 UNIDADES Peso sísmico P : 84116 168232 252348 (T) Elasticidad E : 2,1x10^5 2,1x10^5 2,1x10^5 T/m2 Altura h : 3 6 9 m Gravedad g : 980 980 980 (m/s2) Inercia I : (b*h^3)/12 (b*h^3)/12 (b*h^3)/12 m4 Masa m : 85,833 171,665 257,498 (k*s2/cm) Frecuencia ῳ : 117,052 82,768 67,580 a2 Periodo T : 0,45 0,45 0,45 s Acelaracion Sa/g : (0,4 T/T+0,04) (0,4 T/T+0,04) (0,4 T/T+0,04) Acelaracion Sa/g/T=1(s) : 0,385 0,385 0,385 Acelaracion Sa : 376,923 376,923 376,923 (m/s2) Desplazamiento Sd(T=1s) : Sa/w2 = Umax Sa/w2 = Umax Sa/w2 = Umax Desplazamiento Sd(T=1s) : 0,028 0,055 0,083 m 2,75 5,50 8,25 cm Valores y calculo de desplazamiento
  • 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
  • 33. Gracias por su atención