DISWÑO EN ESTRUCTURAS METALICAS

8/18/2019 DISWÑO EN ESTRUCTURAS METALICAS

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

EVALUACIÓN TÉCNICA ECONÓMICA DEL DISEÑO POR

DESEMPEÑO DE EDIFICIOS CON ESTRUCTURA DE ACEROUTILIZANDO DIVERSOS TIPOS DE ARRIOSTRAMIENTOSLATERALES

TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE MAGÍSTER ENESTRUCTURAS

DAVID PATRICIO GUERRERO [email protected]

DIRECTOR: ING. MSC. JORGE VINTIMILLA

[email protected]

Quito, Octubre 2015


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II

DECLARACIÓN

Yo David Patricio Guerrero Cuasapaz, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi

autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación

profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en

este documento.

La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad

Intelectual, por su reglamento y por la normativa vigente.

_________________________________

David Patricio Guerrero Cuasapaz


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III

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por David Patricio Guerrero

Cuasapaz, bajo mi supervisión.

Ing. MSc. Jorge VintimillaDIRECTOR DE PROYECTO


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IV

AGRADECIMIENTO

A Dios por darme fortaleza y sabiduría para la culminación de otra importante meta

de mi vida.

A mi esposa: Jhuliana, e hijos: Joel David y Matías Ariel por haberme acompañado

y por ser un gran sustento en todos los momentos y dificultades que se presentaron

durante el transcurso de este proyecto y por su gran capacidad de comprensión y

paciencia.

A mis padres: José y Patricia por el apoyo que siempre me han brindado.

A los docentes de la Escuela Politécnica Nacional por sus grandes conocimientos

y experiencias entregados en las aulas.

Al Ing. MSc. Jorge Vintimilla, Ing. MSc. Juan Carlos Pantoja; por su gran aporte,

dirección y supervisión del presente trabajo.

A todos mis compañeros de maestría por el inicio de una gran amistad, en especial

al: Ing. MSc. Diego Sosa e Ing. MSc. Carlos Celi por su colaboración en la revisión

del proyecto.


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V

DEDICATORIA

A mis hijos: Joel David y Matías Ariel; bases fundamentales y gran motivo de

inspiración y esfuerzo.


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VI

CONTENIDO

DECLARACIÓN ..................................................................................................... II

CERTIFICACIÓN .................................................................................................. III

AGRADECIMIENTO .............................................................................................. IV

DEDICATORIA ....................................................................................................... V

CONTENIDO ......................................................................................................... VI

ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................... XIII

ÍNDICE DE TABLAS .......................................................................................... XVII

ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS ................................................................................ XXI

RESUMEN ......................................................................................................... XXII

ABSTRACT ....................................................................................................... XXIII

PRESENTACIÓN ............................................................................................. XXIV

CAPÍTULO 1 ....................................................................................................... 1

INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1

1.1 ANTECEDENTES ......................................................................................... 1

1.2 OBJETIVOS .................................................................................................. 4

1.2.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................. 4

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................... 4

1.3 ALCANCE ..................................................................................................... 5

1.4 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................... 6

1.5

DEFINICIONES ............................................................................................ 6

1.5.1 DISEÑO BASADO EN DESEMPEÑO SÍSMICO .......................................... 7

1.5.2 NIVEL DE DESEMPEÑO .............................................................................. 7

1.5.3 CAPACIDAD ESTRUCTURAL ..................................................................... 7

1.5.4 CURVA DE CAPACIDAD ............................................................................. 7


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VIII

2.6.2.1 Requerimientos Generales de Diseño ....................................... 31

2.6.2.2 Diseño por Capacidad NEC-15 .................................................. 33

2.6.2.3 Clasificación de secciones según su relación

ancho-espesor ............................................................................................ 33

2.6.2.4 Arriostramientos para estabilidad en vigas................................. 37

2.6.2.5 Elementos estructurales (Columnas) ......................................... 37

2.6.2.6 Pórticos especiales resistentes a momento (SMF)

38

CAPÍTULO 3 ..................................................................................................... 39

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE DISEÑO POR DESEMPEÑO ................ 39

3.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 39

3.2 GENERALIDADES ..................................................................................... 40

3.2.1 ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL (PUSHOVER) ...................................... 41

3.2.2 NIVELES DE DESEMPEÑO SÍSMICO (PROPUESTA DE ATC-40) .......... 42

3.2.2.1 Niveles para elementos estructurales ........................................ 42

3.2.2.2 Niveles para elementos no estructurales ................................... 43

3.2.2.3 Niveles para las estructuras ....................................................... 44

3.2.3 TIPOS DE ARRIOSTRAMIENTOS ............................................................. 46

3.2.3.1 Diagonales en cruz .................................................................... 46

3.2.3.2 Diagonales en forma de punta o “V” invertida ............................ 51

3.2.3.3 Muros de corte de Hormigón Armado ........................................ 52

CAPÍTULO 4 ..................................................................................................... 57

EDIFICIOS Y MODELOS CONSIDERADOS .................................................... 57

4.1 TIPOLOGÍA DE EDIFICIOS ........................................................................ 57

4.2 COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL ...................................................... 57

4.3 DESCRIPCIÓN DE PROYECTOS A SER ANALIZADOS .......................... 58

4.3.1 OBSERVACIONES PREVIAS DE EDIFICIOS A SER ANALIZADOS ........ 59


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IX

CAPÍTULO 5 ..................................................................................................... 62

DISEÑO BAJO DESEMPEÑO UTILIZANDO ETABS-13 .................................. 62

5.1 ANÁLISIS SÍSMICO DE ACUERDO A NEC-15 .......................................... 62

5.2 PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL

UTILIZANDO ETABS-13 ............................................................................. 66

5.2.1 PROCEDIMIENTO DE ANALISIS ESTATICO LINEAL CON ETABS-

13 ................................................................................................................ 66

5.2.2 PROCEDIMIENTO DE ANALISIS ESTÁTICO NO LINEAL

(PUSHOVER) CON ETABS-13 .................................................................. 80

5.3 CURVAS DE CAPACIDAD DE EDIFICIOS CONSIDERADOS .................. 86

5.4 ANÁLISIS DE RESULTADOS DE PROCESO ESTATICO LINEAL Y

ESTATICO NO LINEAL .............................................................................. 88

5.5 CONEXIONES PRECALIFICADAS ............................................................ 91

5.5.1 CONEXIÓN CON VIGA DE SECCIÓN REDUCIDA ................................... 92

5.5.1.1 Límites de precalificación ........................................................... 93

5.6 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE ACERO ..................... 94

5.6.1 DISEÑO ESTRUCTURAL EDIFICIO PIETRA ............................................ 96

5.6.2 DISEÑO ESTRUCTURAL EDIFICIO CUATRO .......................................... 96

5.6.3 DISEÑO ESTRUCTURAL EDIFICIO TORRE 6 .......................................... 97

5.7 RESUMEN DE MATERIALES Y PLANOS ESTRUCTURALES

REFERENCIALES ...................................................................................... 97

5.7.1 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO PIETRA CON

DIAGONALES EN CRUZ ............................................................................ 98

5.7.2 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO CUATRO CON

DIAGONALES EN CRUZ ............................................................................ 99

5.7.3 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO TORRE 6 CON

DIAGONALES EN CRUZ .......................................................................... 100


10/238

X

5.7.4 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO PIETRA CON

DIAGONALES EN “V” INVERTIDA ........................................................... 101

5.7.5 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO CUATRO CON


5.7.6 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO TORRE 6 CON


5.7.7 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO PIETRA CON MUROS DE

CORTE DE HORMIGÓN ARMADO ......................................................... 104

5.7.8 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO CUATRO CON MUROS DE

CORTE DE HORMIGÓN ARMADO ......................................................... 105

5.7.9 RESUMEN DE MATERIALES EDIFICIO TORRE 6 CON MUROS DECORTE DE HORMIGÓN ARMADO ......................................................... 106

5.7.10 RELACIÓN PESO/AREA DE PROYECTOS ANALIZADOS CON

LOS DIVERSOS TIPOS DE ARRIOSTRAMIENTOS LATERALES .......... 106

CAPÍTULO 6 ................................................................................................... 108

FILOSOFÍA DE UN BUEN MODELAMIENTO NO LINEAL ............................. 108

6.1 ELEMENOS DE ARRIOSTRAMIENTO CONCéNTRICO ......................... 108

6.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ............................................................ 109

6.3 CUANTIFICACIÓN DE CARGAS ............................................................. 111

6.3.1 CARGA MUERTA ..................................................................................... 111

6.3.2 CARGA VIVA ............................................................................................ 111

6.4 CÁLCULO DEL CORTANTE BASAL EN BASE A LA NEC-15 ................. 112

6.5 ESPECTRO ELÁSTICO DE ACELERACIONES ...................................... 114

6.6 MODELACIÓN EN SOFTWARE SAP2000............................................... 115

6.6.1 GEOMETRÍA DE EDIFICIO ...................................................................... 115

6.6.2 DEFINICIÓN DE MATERIALES ............................................................... 116

6.6.3 SECCIÓN DE ELEMENTOS EN ESTRUCTURA ..................................... 117

6.6.4 DEFINICIÓN DE PATRONES DE CARGA EN SAP2000 ......................... 117


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XI

6.6.5 ASIGNACIÓN DE CARGAS ..................................................................... 118

6.6.6 ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................. 119

6.6.6.1 Carga reactiva y cortante basal ................................................ 119

6.6.7 CONTROL DE DERIVAS DE PISO SEGÚN NEC-15 ............................... 122

6.6.8 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ....................................... 124

6.7 ANÁLISIS NO LINEAL (CURVA DE CAPACIDAD CON SOFTWARE

SAP2000) .................................................................................................. 125

6.7.1 MODELO BIDIMENSIONAL DE LA ESTRUCTURA................................. 126

6.7.2 CASOS DE CARGA NO LINEALES ......................................................... 129

6.7.3

ASIGNACIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICAS EN SAP2000 ......................... 130

6.7.4 OBTENCIÓN DE CURVA DE CAPACIDAD CON SAP2000 .................... 131

CAPÍTULO 7 ................................................................................................... 136

EVALUACIÓN ECONÓMICA DE EDIFICIOS ANALIZADOS .......................... 136

7.1 PRECIOS UNITARIOS ............................................................................. 136

7.2 PRESUPUESTO REFERENCIAL ............................................................. 155

CAPÍTULO 8 ................................................................................................... 165

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 165

8.1 CONCLUSIONES ..................................................................................... 165

8.2 RECOMENDACIONES ............................................................................. 169

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 170

ANEXOS ......................................................................................................... 172

ANEXO 1 ......................................................................................................... 173

ANEXO 2 ......................................................................................................... 180

ANEXO 3 ......................................................................................................... 186

ANEXO 4 ......................................................................................................... 189

ANEXO 5 ......................................................................................................... 192

ANEXO 6 ......................................................................................................... 194


12/238

XII

ANEXO 7 ......................................................................................................... 206

ANEXO 8 ......................................................................................................... 213


13/238

XIII

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 2.1 GRADO DE ESFUERZO RESPECTO A LA FLUENCIA

F/FY VS RELACIÓN DE GIRO /Y DEL ELEMENTO ........................................ 14

FIGURA 2.2 CORTANTE BASAL VS DESPLAZAMIENTO EN EL TOPE

DE LA ESTRUCTURA ........................................................................................ 15

FIGURA 2.3 DEFINICIÓN RÓTULAS PLÁSTICAS EN VIGAS ............................ 17

FIGURA 2.4 PROCEDIMIENTO ANALÍTICO ATC-40 ......................................... 18

FIGURA 2.5 ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICO DE

ACELERACIONES ............................................................................................... 24

FIGURA 2.6 ECUADOR, ZONAS SÍSMICAS PARA PROPÓSITOS DE

DISEÑO................................................................................................................ 27

FIGURA 2.7 ZONAS EN LAS QUE SE DEBE ESPERAR

OCURRA DEFORMACIONES INELÁSTICAS ..................................................... 38

FIGURA 3.1 CURVA DE CAPACIDAD ................................................................. 41

FIGURA 3.2 ZONAS PROTEGIDAS EN ARRIOSTRAMIENTOS EN CRUZ ......... 50

FIGURA 3.3 ZONAS PROTEGIDAS EN ARRIOSTRAMIENTOS EN

FORMA DE “V” INVERTIDA ................................................................................. 52

FIGURA 3.4 RELACIÓN DE ASPECTO MUROS ESTRUCTURALES ................. 54

FIGURA 3.5 FORMA EN PLANTA DE MUROS ESTRUCTURALES .................... 54

FIGURA 3.6 CONFIGURACIÓN MUROS ESTRUCTURALES ............................. 55

FIGURA 3.7 FORMA DE FALLA MUROS ESTRUCTURALES ............................. 55

FIGURA 4.1 TIPOLOGÍAS DE ESTRUCTURAS DE ACERO DEL TIPO

PÓRTICO ............................................................................................................. 57

FIGURA 4.2 ESQUEMAS ESTRUCTURALES EDIFICIO PIETRA ....................... 60

FIGURA 4.3 ESQUEMAS ESTRUCTURALES EDIFICIO CUATRO ..................... 60

FIGURA 4.4 ESQUEMAS ESTRUCTURALES EDIFICIO TORRE 6 ..................... 61

FIGURA 5.1 CUADRO INICIAL PARA MODELACIÓN EN ETABS-13 .................. 67

FIGURA 5.2 GRILLA O LÍNEAS DE REFERENCIA AUXILIARES EN

ETABS-13 ............................................................................................................ 67


14/238

XIV

FIGURA 5.3 DEFINICIÓN DE MATERIALES. ACERO ESTRUCTURAL

A-36 ...................................................................................................................... 68

FIGURA 5.4 DEFINICIÓN DE MATERIALES. HORMIGÓN SIMPLE

F’C=210 KG/CM² .................................................................................................. 69

FIGURA 5.5 DEFINICIÓN DE MATERIALES. ACERO DE REFUERZO

FY=4200 KG/CM² ................................................................................................. 69

FIGURA 5.6 DEFINICIÓN DE SECCIONES. VIGAS TIPO “I” ............................... 70

FIGURA 5.7 DEFINICIÓN DE SECCIONES. COLUMNAS RELLENAS

DE HORMIGÓN ................................................................................................... 71

FIGURA 5.8 DEFINICIÓN DE PANEL COLABORANTE ...................................... 72

FIGURA 5.9 DEFINICIÓN DE MUROS ESTRUCTURALES ................................. 73

FIGURA 5.10 COMBINACIONES DE CARGA ...................................................... 73FIGURA 5.11 PATRÓN DE CARGAS A UTILIZAR EN ANÁLISIS

ESTRUCTURAL ................................................................................................... 74

FIGURA 5.12 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO EN ACERO ............................. 74

FIGURA 5.13 DEFINICIÓN DE FUENTE DE MASAS ........................................... 75

FIGURA 5.14 OPCIONES PARA DIBUJAR EL MODELO

ESTRUCTURAL EN ETABS-13 ........................................................................... 76

FIGURA 5.15 ASIGNACIÓN DE RESTRICCIONES A

MODELOS ESTRUCTURALES ........................................................................... 78FIGURA 5.16 DEFINICIÓN Y ASIGNACIÓN DE DIAFRAGMAS

HORIZONTALES ................................................................................................. 79

FIGURA 5.17 OPCIONES DE DISEÑO EN ETABS-13 ......................................... 80

FIGURA 5.18 DEFINICIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICAS (HINGES) ...................... 81

FIGURA 5.19 DEFINICIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICA (HINGES)

PARA VIGAS PRINCIPALES ............................................................................... 81

FIGURA 5.20 DEFINICIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICAS (HINGES)

PARA VIGAS SECUNDARIAS ............................................................................. 82FIGURA 5.21 DEFINICIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICAS (HINGES)

PARA COLUMNAS .............................................................................................. 82

FIGURA 5.22 DEFINICIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICAS (HINGES)

PARA MUROS DE CORTE DE HORMIGÓN ARMADO ....................................... 83

FIGURA 5.23 DEFINICIÓN DE PUNTO DE CONTROL EDIFICIO PIETRA .......... 84


15/238

XV

FIGURA 5.24 PARÁMETROS NO LINEALES EN ETABS-13

(ANÁLISIS PUSHOVER) ...................................................................................... 85

FIGURA 5.25 DEFINICIÓN DE ESTADO DE CARGA PARA REALIZAR

ANÁLISIS PUSHOVER ........................................................................................ 86

FIGURA 5.26 GRÁFICA FUERZA VS DEFORMACIÓN ....................................... 87

FIGURA 5. 27 FRACTURA EN LA UNIÓN VIGA-COLUMNA ............................... 91

FIGURA 5. 28 FRACTURA EN COLUMNA ........................................................... 92

FIGURA 5. 29 CONEXIÓN CON LA VIGA DE SECCIÓN REDUCIDA .................. 93

FIGURA 5.30 LONGITUD DE ARRIOSTRAMIENTO ETABS-13 .......................... 95

FIGURA 5.31 COEFICIENTES DE INTERACCIÓN EDIFICIO PIETRA ................ 96

FIGURA 5.32 COEFICIENTES DE INTERACCIÓN EDIFICIO CUATRO.............. 96

FIGURA 6.1 MECANISMO PLASTICO DE UN PÓRTICO

ARRIOSTRADO .......................................................................................... 109

FIGURA 6.2 PLANTA ESTRUCTURAL .............................................................. 110

FIGURA 6.3 ESPECTRO ELÁSTICO E INELÁSTICO DE

ACELERACIONES SEGÚN NEC-15 ........................................................... 115

FIGURA 6.4 GRILLAS (EJES) PLANTA Y ELEVACIÓN DE EDIFICIO ............... 116

FIGURA 6. 5 DEFINICIÓN MATERIAL ACERO ESTRUCTURAL GRADO

50 ................................................................................................................. 116FIGURA 6.6 SECCIONES UTILIZADAS NIVEL N+3.10 ..................................... 117

FIGURA 6.7 DEFINICIÓN PATRONES DE CARGA SAP2000 ........................... 117

FIGURA 6. 8 ESPECTRO DE RESPUESTA INELÁSTICO DE

ACELERACIONES ...................................................................................... 118

FIGURA 6.9 PÓRTICO SENTIDO “X” UTILIZADO PARA ANALISIS NO

LINEAL ........................................................................................................ 126

FIGURA 6.10 APLICACIÓN CARGA MUERTA EN PORTICO

ANALIZADO ................................................................................................ 127FIGURA 6.11 APLICACIÓN CARGA VIVA EN PÓRTICO ANALIZADO ............. 128

FIGURA 6.12 APLICACIÓN DE CARGA HORIZONTAL EN PORTICO

ANALIZADO ................................................................................................ 128

FIGURA 6.13 PARÁMETROS CASO DE CARGA “GNL”.................................... 129

FIGURA 6.14 PARÁMETROS CASO DE CARGA “AENL”.................................. 130


16/238

XVI

FIGURA 6.15 ASIGNACIÓN DESPLAZAMIENTO DE CONTROL ..................... 130

FIGURA 6.16 ASIGNACIÓN RÓTULAS PLASTICAS EN

ARRIOSTRAMIENTOS ................................................................................ 131

FIGURA 6.17 UBICACIÓN RÓTULA PLÁSTICA EN

ARRIOSTRAMIENTOS ................................................................................ 131

FIGURA 6.18 PÓRTICO EJE “3” EDIFICIO ANALIZADO ................................... 132

FIGURA 6.19 PÓRTICO EJE “A” EDIFICIO ANALIZADO ................................... 132

FIGURA 6.20 CURVA DE CAPACIDAD PORTICO EJE “3” ................................ 133

FIGURA 6.21 PUNTOS CURVA CAPACIDAD Y ROTULAS PLÁSTICAS

PÓRTICO EJE “3” ........................................................................................ 133

FIGURA 6.22 CURVA CAPACIDAD PÓRTICO “A” ............................................ 134

FIGURA 6.23 PUNTOS CURVA CAPACIDAD Y ROTULAS PLÁSTICAS PÓRTICO EJE “A”........................................................................................ 134

FIGURA 6.24 SECUENCIA FORMACIÓN RÓTULAS PLÁSTICAS

PÓRTICO “3” ............................................................................................... 135

FIGURA 6.25 SECUENCIA FORMACIÓN RÓTULAS PLÁSTICAS

PÓRTICO “A” ............................................................................................... 135


17/238

XVII

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 2. 1 FACTOR DE IMPORTANCIA (I) ........................................................ 23

TABLA 2. 2 COEFICIENTES CT Y .................................................................... 25

TABLA 2.3 VALORES DEL FACTOR Z EN FUNCIÓN DE LA ZONA

SÍSMICA ADOPTADA .......................................................................................... 26

TABLA 2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS PERFILES DE SUELO .............................. 27

TABLA 2.5 COEFICIENTES DE PERFIL DE SUELO ........................................... 29

TABLA 2.6 FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESPUESTA ESTRUCTURAL R ...... 30

TABLA 2.7 VALORES M MÁXIMOS, EXPRESADOS COMO FRACCIÓN

DE LA ALTURA DE PISO ..................................................................................... 32

TABLA 2.8 RELACIONES ANCHO-ESPESOR: ELEMENTOS

SOMETIDOS EN COMPRESIÓN ......................................................................... 34

TABLA 2.9 RAZONES ANCHO-ESPESOR: ELEMENTOS EN

COMPRESIÓN ..................................................................................................... 35

TABLA 2.10 MÁXIMAS RELACIONES ANCHO-ESPESOR PARA

ELEMENTOS A COMPRESIÓN .......................................................................... 36

TABLA 3. 1 NIVELES DE DESEMPEÑO DE LAS ESTRUCTURAS

(ATC-40)............................................................................................................... 45

TABLA 4.1 CARACTERÍSTICAS ARQUITECTÓNICAS EDIFICIOS .................... 59

TABLA 5.1 EVALUACIÓN DE CORTANTE BASAL NEC-15

EDIFICIO PIETRA ................................................................................................ 63

TABLA 5.2 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA SÍSMICA EDIFICIO PIETRA ............... 64


EDIFICIO CUATRO .............................................................................................. 64

TABLA 5.4 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA SÍSMICA EDIFICIO CUATRO ............. 65


EDIFICIO TORRE 6 .............................................................................................. 65

TABLA 5.6 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA SÍSMICA EDIFICIO TORRE 6 ............. 66

TABLA 5.7 CARGA MUERTA Y VIVA APLICADA A LOS


18/238

XVIII

EDIFICIOS (LOSAS ENTREPISOS) .................................................................... 77

TABLA 5.8 CARGA MUERTA Y VIVA APLIACADA A LOS

EDIFICIOS (LOSA CUBIERTAS) ......................................................................... 77

TABLA 5.9 CARGA MUERTA Y VIVA APLIACADA A LOS

EDIFICIOS (PARQUEADEROS) .......................................................................... 78

TABLA 5.10 PUNTO DE CONTROL PARA EL EDIFICIO PIETRA ....................... 84

TABLA 5.11 RESUMEN DE CORTANTE BASAL Y DESPLAZAMIENTO

LATERAL DE EDIFICIOS ..................................................................................... 89

TABLA 5.12 RESUMEN DE EVALUACIÓN NO LINEAL DE LOS

EDIFICIOS CON DIFERENTES TIPOS DE ARRIOSTRAMIENTOS .................... 90

TABLA 5.13 RESUMEN DE VALORES DE CARGAS LATERALES EN

RELACIÓN AL PESO DE ESTRUCTURAS CON DIFERENTES ARRIOSTRAMIENTOS ................................................................. 90

TABLA 5.14 ACERO MÍNIMO EN MUROS ESTRUCTURALES ........................... 97

TABLA 5.15 RESUMEN DE MATERIALES Y PESO ESTRUCTURA

METÁLICA EDIFICIO PIETRA. DIAGONALES EN CRUZ .................................... 98


METÁLICA EDIFICIO CUATRO. DIAGONALES EN CRUZ .................................. 99

TABLA 5.17 RESUMEN DE MATERIALES Y PEOS ESTRUCTURA

METÁLICA EDIFICIO TORRE 6. DIAGONALES EN CRUZ ................................ 100TABLA 5.18 RESUMEN DE MATERIALES Y PESO ESTRUCTURA

METÁLICA EDIFICIO PIETRA. DIAGONALES EN “V” INVERTIDA ................... 101


METÁLICA EDIFICIO CUATRO. DIAGONALES EN “V” INVERTIDA ................. 102


METÁLICA EDIFICIO TORRE 6. DIAGONALES EN “V” INVERTIDA ................. 103


METÁLICA EDIFICIO PIETRA. MUROS CORTE HORMIGÓN ARMADO .......... 104TABLA 5.22 RESUMEN DE MATERIALES Y PESO ESTRUCTURA

METÁLICA EDIFICIO CUATRO. MUROS CORTE HORMIGÓN ARMADO ........ 105


METÁLICA EDIFICIO TORRE 6. MUROS CORTE HORMIGÓN ARMADO ....... 106

TABLA 5.24 RELACIÓN PESO/ÁREA DE EDIFICIOS CON DIVERSOS


19/238

XIX

TIPOS DE ARRIOSTRAMIENTOS LATERALES ............................................... 107

TABLA 6.1 APU-RUBRO: EXCAVACIÓN A MÁQUINA Y DESALOJO ............... 137

TABLA 6.2 APU-RUBRO: REPLANTILLO H.S. VIGAS Y LOSA

CIMENTACIÓN F’C=180 KG/CM² ......................................................................... 138

TABLA 6.3 APU-RUBRO: HORMIGÓN MUROS F’C=210 KG/CM² ....................... 139

TABLA 6.4 APU-RUBRO: HORMIGÓN LOSA CIMENTACIÓN

F’C=240 KG/CM² ................................................................................................... 140

TABLA 6. 5 APU-RUBRO: HORMIGÓN VIGAS CIMENTACIÓN

F’C=240 KG/CM² ................................................................................................... 141

TABLA 6.6 APU-RUBRO: HORMIGÓN TANQUE CISTERNA

F’C=240 KG/CM² ................................................................................................... 142TABLA 6.7 APU-RUBRO: ACERO DE REFUERZO FY=4200 KG/CM² ................. 143

TABLA 6.8 APU-RUBRO: RELLENO TIERRA COMPACTADA .......................... 144

TABLA 6.9 APU-RUBRO: RELLENO LASTRE COMPACTADO ........................ 145

TABLA 6.10 APU-RUBRO: MALLA ELECTROSOLDADA 4MM CADA

100 MM............................................................................................................... 146

TABLA 6.11 APU-RUBRO: HORMIGÓN EN COLUMNAS F’C=240 KG/CM² ........ 147

TABLA 6.12 APU-RUBRO: HORMIGÓN EN COLUMNAS F’C=280 KG/CM² ........ 148

TABLA 6.13 APU-RUBRO: HORMIGÓN EN DIAFRAGMAS F’C=240 KG/CM² ................................................................................................... 149

TABLA 6.14 APU-RUBRO: HORMIGÓN EN ESCALERA F’C=210 KG/CM² .......... 150

TABLA 6.15 APU-RUBRO: HORMIGÓN LOSETAS F’C=210 KG/CM²

ALTURA PROMEDIO 10 CM .............................................................................. 151

TABLA 6.16 APU-RUBRO: PANEL METÁLICO ESPESOR

0.65 MM, CONECTORES DE CORTE VARILLA DIÁMETRO 12MM .................. 152

TABLA 6.17 APU-RUBRO: MALLA ELECTROSOLDADA 5MM CADA

100 MM............................................................................................................... 153TABLA 6.18 APU-RUBRO: ACERO ESTRUCTURAL A-36 ................................ 154

TABLA 6.19 PRESUPUESTO EDIFICIO PIETRA.

ARRIOSTRAMIENTO: DIAGONALES EN CRUZ ............................................... 155

TABLA 6.20 PRESUPUESTO EDIFICIO CUATRO.



20/238

XX

TABLA 6.21 PRESUPUESTO EDIFICIO TORRE 6.


TABLA 6.22 PRESUPUESTO EDIFICIO PIETRA.

ARRIOSTRAMIENTO: DIAGONALES EN PUNTA ............................................. 158

TABLA 6.23 PRESUPUESTO EDIFICIO CUATRO.


TABLA 6.24 PRESUPUESTO EDIFICIO TORRE 6.


TABLA 6.25 PRESUPUESTO EDIFICIO PIETRA. ARRIOSTRAMIENTO:

MUROS DE CORTE DE H. ARMADO ................................................................ 161

TABLA 6.26 PRESUPUESTO EDIFICIO CUATRO. ARRIOSTRAMIENTO:

MUROS DE CORTE DE H. ARMADO ................................................................ 162TABLA 6.27 PRESUPUESTO EDIFICIO TORRE 6. ARRIOSTRAMIENTO:

MUROS DE CORTE DE H. ARMADO ................................................................ 163

TABLA 6.28 RESUMEN GENERAL DE PRESUPUESTOS

EDIFICIOS CON ALTERNATIVAS DE ARRIOSTRAMIENTOS ......................... 164

TABLA 6.29 RESUMEN DE COSTO POR M2 DE ESTRUCTURA

METÁLICA CON ALTERNATIVAS DE ARRIOSTRAMIENTOS ......................... 164


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XXI

ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS

FOTOGRAFÍA 1.1 SISMO NORTHRIDGE-USA, 1994-01-17 ................................. 3

FOTOGRAFÍA 1.2 EDIFICIO SECTOR AV. 12 DE OCTUBRE. QUITO .................. 9FOTOGRAFÍA 1.3 EDIFICIO SECTOR CALACALÍ .............................................. 10FOTOGRAFÍA 1.4 EDIFICIO SECTOR AV. AMAZONAS. QUITO ........................ 10

FOTOGRAFÍA 3.1 HOTEL ARTS, TORRES GEMELAS DE BARCELONA .......... 47FOTOGRAFÍA 3.2 EDIFICIO CON ARRIOSTRAMIENTOS EN

FORMA DE “V”INVERTIDA ........................................................................... 51


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XXII

RESUMEN

El principal objetivo que tiene esta investigación es de analizar varios edificios de

acero, que tienen diferentes características geométricas, en los que se utiliza

diferentes tipos de arriostramientos laterales tales como: diagonales en cruz,

diagonales en punta y muros de hormigón armado; estas estructuras serán

analizadas con la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-15 y las normas

AISC para el diseño en acero.

De acuerdo a las características arquitectónicas de cada proyecto, se procede con

el análisis de cargas verticales, para luego evaluar la fuerza sísmica, tomando en

cuenta la configuración y tipología estructural de cada edificio para de esta manera

tomar los diferentes parámetros para la aplicación de la fuerza sísmica.

Para este análisis se utiliza el software Etabs-13 y Sap2000, que son herramientas

de diseño estructural, que permiten ingresar los diferentes elementos estructurales

tales como, columnas, vigas principales, vigas secundarias, losas, etc.

Luego de haber cumplido con los requisitos mínimos en lo referente al análisis lineal

de las estructuras, se procede con en análisis conocido como Pushover (análisis

no lineal) cuyos parámetros se encuentran descritos en las normas del FEMA, en

este se obtienen curvas de capacidad (cortante basal vs desplazamiento lateral).

Después de realizado el análisis no lineal de las estructuras, se realiza un

presupuesto de la estructura metálica, es decir, se obtiene un dato muy importante

para los constructores dedicados a la fabricación y montaje, este dato es la relación

del peso sobre el área; y finalmente se observa a las estructuras que cumpla tantocon los parámetros técnicos como los económicos.


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XXIII

ABSTRACT

The main objective of this research is to analyze several steel buildings, which have

different geometric characteristics, which will use different types of bracing side such

as: diagonal cross, diagonals in tip and walls of reinforced concrete; these structures

will be analyzed with the Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-15 and the

AISC standards for the design of steel.

According to the architectural characteristics of each project, it will proceed with the

analysis of vertical loads and then assess the seismic force, taking into account the

structural configuration and typology of each building for in this way take different

parameters for the application of the seismic force.

For this analysis will be used the software ETABS-13, which is a tool for structural

design, which will enable us to enter the different structural elements such as

columns, girders, secondary beams, slabs, etc.

After having met the minimum requirements with regard to the analysis of linear

structures, shall be in analysis with known as Pushover Analysis (non-linear

analysis) whose parameters are described in the rules of FEMA, in this you will getcapacity curves (base shear vs lateral displacement).

After the non-linear analysis of the structures, a quotation will be the structure of

metal, that is to say, you will get a very important factor for builders dedicated to the

manufacturing and assembly, this data is the ratio of the weight on the area; and

finally you will observe the structures that will meet both the technical parameters

such as the economic.


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XXIV

PRESENTACIÓN

El presente trabajo de tesis contiene siete capítulos en los cuales se analizará

estructuralmente varios edificios de acero en el rango lineal y posteriormente en el

rango no lineal; luego se procederá a realizar un análisis económico con los

resultados obtenidos.

El Capítulo 1. Introducción contiene Antecedentes, Justificación, Objetivos,

Alcance, Definiciones, Estructuras metálicas en el Ecuador.

En el Capítulo 2. Descripción de Códigos, se realiza una breve descripción de

códigos de diseño estructural internacionales y además se incluye la evaluación de

fuerza horizontal que consta en la vigente Norma Ecuatoriana de Construcción

NEC-15.

En el Capítulo 3. Principios fundamentales de diseño por desempeño, contiene

Introducción, Generalidades de análisis estático no lineal (NSP), Niveles de

desempeño; además se presentan los diferentes tipos de arriostramientos laterales

que se utilizaran en el presente proyecto tales como diagonales en cruz, diagonales

en punta y muros de corte de hormigón armado.

En el Capítulo 4. Edificios y modelos considerados, se presenta los edificios de

acero que se analizará, tipología de edificios indicando varios parámetros que serán

utilizados para la determinación de carga horizontal y además se describe el

comportamiento estructural de cada edificio.

En el Capítulo 5. Diseño bajo desempeño utilizando ETABS-13, se describe yanaliza sísmicamente los edificios de acero de acuerdo a la normativa vigente NEC-

15; se realiza análisis no lineal (Pushover) utilizando el software Etabs-13 y se

indica de manera breve el procedimiento de análisis; además se indica de manera

general las conexiones precalificadas y resumen de materiales con planos de

referencia.


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XXV

En el Capítulo 6. Filosofía de un buen modelamiento no lineal , se procede a

realizar modelamiento no lineal de un edificio de 7 pisos cuyo sistema estructural

corresponde a SCBFs (elementos especiales de arriostramientos concéntricos),

con luces que varían entre 5.00 a 11.00 metros, se describe de manera rápida el

proceso para realizar en análisis no lineal con la ayuda del software SAP2000,

posteriormente se obtiene curvas de capacidad.

En el Capítulo 7. Evaluación económica de edificios analizados , se procede a

realizar análisis económico con los datos obtenidos en capítulos anteriores; se

presenta algunos precios unitarios y un presupuesto referencial de cada edificio.

El Capítulo 8. Conclusiones y recomendaciones, contiene las conclusiones y

recomendaciones de los resultados obtenidos de análisis estructural como del

análisis económico; recomendaciones del proyecto; bibliografía y anexos.


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1

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES

El diseño de las estructuras se basan en métodos propios de los códigos de

construcción, en donde las cargas que se encuentran aplicadas son relativamente

bajas y se obtienen como resultado que trabajan en el rango elástico, sin embargo,

ante la presencia de un movimiento sísmico, las estructuras en realidad pueden

estar sometidas a la presencia de fuerzas que sobrepasan el limite elástico, aunque

de cierta manera en los códigos de la construcción se puede presentar indicativos

fiables de rendimiento de cada elemento constitutivo de la estructura.

En la actualidad se tiene disponible programas de computadora donde el análisis

estructural inelástico se combina con la evaluación del peligro sísmico con el

rendimiento de la estructura y este análisis se va convirtiendo cada vez más factible.

Cuando una estructura es diseñada bajo lineamientos de resistencia en este se

toma en cuenta de una manera burda los conceptos de ductilidad, pues no se

garantizará que dichas estructuras se desempeñen adecuadamente en caso de un

evento sísmico.

Cuando se habla de diseño por desempeño de las estructuras, este concepto

abarca mucho más del hecho de evitar el colapso de la estructuras ante sismo.

En una edificación es posible que el diseño se lo haga de tal forma que se comportebajo ciertos niveles de desempeño para los cuales ha sido diseñada, también es

posible que se determine la vulnerabilidad sísmica de la estructura que ha sido

conceptualizada bajo criterios de demandas sísmicas que se encuentran descritas

en un determinado código de diseño.


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2

En las normativas y códigos más usados, las estructuras que se encuentran

diseñadas por resistencia sísmica, tienen como objetivos fundamentales que las

estructuras tengan la capacidad para resistir sismo de baja intensidad sin que estas

sufran de daños significativos en los elementos estructurales, es decir; que no se

produzca el colapso posterior de la estructura y además que se tenga la capacidad

de reparar los elementos bajo sismo moderados y de mucho mayor intensidad.

El diseño de las estructuras basadas en la resistencia sísmica que se encuentran

propuestas en las normativas y códigos, tiene como principal objetivo que las

estructuras resistan sismos de baja intensidad sin que sufran daños estructurales

significativos, sismos moderados con daños que sean reparables y sismos de

mayor intensidad sin que en estas se llegue a producir el colapso.

Al seguir la filosofía de diseño por desempeño sísmico en lo que se refiere al daño

potencial que va a sufrir la estructura, no se tiene una norma a la que tenemos que

regirnos en nuestro medio, es decir, que normalmente se diseña para un sismo y

no se revisa su desempeño ante otras solicitaciones.

Es de vital importancia el reconocer que la seguridad ante el colapso de una

estructura, debido a la presencia de grandes sismos, no implica necesariamente uncomportamiento aceptable del edificio durante sismos de pequeña y mediana

intensidad, como lo ocurrido en sismos recientes (Northridge-USA, 1994-01-17,

Fotografía 1; Umbria Marche Italia, 1997-09-26 y 1997-10-14), en donde se observó

que muchas estructuras diseñadas con un concepto sismo resistentes no sufrieron

el colapso pero si las pérdidas económicas fueron de gran importancia, debido a

que no existió una definición clara de objetivos para el diseño por desempeño de

estructuras, frente a los sismo de diferente intensidad.

No necesariamente un incremento en la resistencia en la estructura puede

garantizar la seguridad de ésta, y como consecuencia no se reducirá el daño de la

estructura. Los principios de diseño por capacidad fueron introducidos en Nueva

Zelanda por Park y Paulay (1975), se comenzó a desarrollar una nueva filosofía de

diseño.


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3

En las últimas investigaciones se han incorporado de manera explícita el punto de

desempeño y los parámetros o características de respuesta inelástica, en la que se

incluye el daño acumulado en el procedimiento de diseño.

El principal método de análisis inelástico, es el análisis dinámico no lineal de las

estructuras, para efectos prácticos resulta muy complejo y por esta razón incluso

es impracticable. Por lo tanto han surgido los métodos de análisis estático no lineal,

estos permiten tener una visión más compresible de cómo trabajan las estructuras

cuando están sometidas a movimientos sísmicos y sobrepasan la capacidad

elástica de los elementos.

FUENTE: Internet

Los principios o filosofía de diseño por desempeño se han constituido como una

alternativa mucho más viables para el planteamiento de varios métodos de diseñosísmico para que se obtengan estructuras que satisfagan las más complejas

necesidades de las modernas sociedades; avances logrados hasta la presente han

permitido replantear nuevos requerimientos de diseño sísmico basados en esta

filosofía y sugieren que las próximas generaciones de códigos estarán basados en

ella.

FOTOGRAFÍA 1.1 SISMO NORTHRIDGE-USA, 1994-01-17


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4

A mediados de 1988, ingenieros, investigadores estadounidenses y japoneses

iniciaron una serie de discusiones informales en las que se trataron tema de como

diseñar estructuras sismo-resistentes con desempeño predecible.

La Sociedad de Ingenieros Estructurales de California (SEAOC) estableció el

Comité Vision 2000 y de manera paralela se empezó a plantear en Japón, el

desarrollo de varios enfoques de diseño basados en esta filosofía de diseño.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GENERAL

Comprobar que el diseño en edificios de estructuras de acero mediante un análisisestático No Lineal incide en aspectos estructurales, constructivos y económicos;

tomando como referencia los principios establecidos en Código FEMA (Federal

Emergency Management Agency), ATC (Applied Technology Council), etc.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Modelar, calcular y diseñar edificios con estructuras de acero, utilizando

diferentes tipos de arriostramientos laterales, tales como: diagonales en

cruz, diagonales en punta y muro de corte de hormigón utilizando la Norma

Ecuatoriana de la Construcción NEC-15.

Utilizar software ETABS-13 y realizar una análisis no lineal de los edificios

de una manera más ágil, manteniendo los niveles de seguridad de acuerdo

a la excitación sísmica, debiendo las estructuras comportarse de acuerdo a

los niveles de desempeño esperados.

Determinar el Punto de desempeño de la Estructura mediante un análisis No

Lineal Pushover utilizando el software ETABS-13.

Realizar un análisis del presupuesto obtenido de las alternativas de diseño

y comparar los resultados económicos de cada estructura.


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5

1.3 ALCANCE

El diseño sismo-resistente de las estructuras de acero en la actualidad, se basan

en prever un buen comportamiento de las estructuras frente al sismo de diseño en

el rango elástico, produciendo en varias ocasiones incertidumbres en otros medios

a las secciones de diseño de los elementos estructurales para de esta forma tratar

de satisfacer las normas vigentes en lo referente al diseño sísmico afectando de

esta manera al costo de las estructuras.

Al realizar un análisis lineal, se está verificando la capacidad que tienen las

estructuras para soportar las solicitaciones sometidas a la misma, y se propone

límites permisibles en las derivas de piso, y este análisis no determina el

comportamiento de las estructuras cuando estas sobrepasan más allá del rango

elástico, ni tampoco miden las ductilidad del sistema, dejando una incertidumbre en

cuanto al comportamiento de las estructuras en el rango no lineal.

De persistir la situación actual de los diseño de estructuras, el diseño sismo-

resistente seguirá basándose en investigaciones, normativas y experiencias

internacionales en escenarios que son totalmente diferentes al nuestro, por lo tanto

se obtendrá edificaciones cuya exactitud en la modelación de estructuras de acero

sismo-resistentes y estos resultados serán discutibles.

En el presente trabajo se tratará de conocer e interpretar los niveles de

vulnerabilidad sísmica en las estructuras de acero aplicando un diseño bajo

desempeño mediante el análisis Pushover, ante la aplicación de fuerzas laterales a

los edificios que poseen diferentes tipos de arriostramientos laterales tales como,

diagonales en cruz, diagonales en punta y muros de corte de hormigón armado, se

tomara en cuenta varias recomendaciones dadas en códigos como el FEMA.

Luego de realizado el análisis no lineal para los edificios en cuestión, se procederá

a revisar el peso total de cada una de las estructuras, obteniéndose un factor que

es de vital importancia en la construcción (relación del peso/área) y posteriormente


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6

se realiza un análisis de precios unitarios y de esta manera se obtendrá una

evaluación de la alternativa más económica.

1.4 JUSTIFICACIÓNLas estructuras metálicas en nuestro país, están en función de códigos, referencias,

experiencias y documentos que son métodos tradicionales en lo referente al diseño

sismo-resistente, estas referencias no toman en cuenta un factor esencial, que es

el diseño por desempeño de estructuras.

Por esta razón es muy importante el plantear nuevas soluciones o diseños que

contemplen el diseño por desempeño de estructuras para de esta manera obtener

estructuras más seguras y confiables en cuanto al funcionamiento estructural frente

a sismos de diferente intensidades, y escenarios posibles frente a cualquier tipo de

requerimientos.

Los diseños actuales frente a las normativas vigentes pueden resultar sobre-

dimensionados, pero no efectivos ni óptimos para las necesidades que se tienen

en nuestro país, por lo tanto es imperativo que se plantee este tipo de solución que

beneficiará en varios aspectos tales como: seguridad, economía y en el campo

social.

Para el presente trabajo se tomará como referencia base el código FEMA, éste nos

ofrece varias tablas, ábacos y directrices de cálculo para facilitarnos un adecuado

modelamiento de las estructuras y de esta forma que los ingenieros estructurales

puedan realizar diseño mucho más confiables y por lo tanto afianzar de mejor

manera el diseño por desempeño de estructuras en nuestro país.

1.5 DEFINICIONES

A continuación se presentan algunas definiciones importantes, que serán utilizadas

de alguna manera en los capítulos siguientes.


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7

1.5.1 DISEÑO BASADO EN DESEMPEÑO SÍSMICO

Consiste en la selección de apropiados esquemas de evaluación que permitan el

dimensionado y detallado de los componentes estructurales, no estructurales, de

manera que para un nivel especificado de movimiento sísmico y con diferentesniveles de confiabilidad, la estructuras no debe sufrir daños más allá de ciertos

estados límites.

1.5.2 NIVEL DE DESEMPEÑO

Es aquel que describe un estado límite de daño discreto y representa una condición

tolerable que está en función de tres aspectos que son fundamentales como son:

los posibles daños físicos que se presentan en los elementos estructurales y noestructurales, las amenazas en los referente a la seguridad de los ocupantes de la

edificación y la funcionalidad de la edificación posterior al evento sísmico.

1.5.3 CAPACIDAD ESTRUCTURAL

De una estructura depende de la resistencia y deformación máxima de sus

componentes individuales. Para determinar la capacidad más allá del límite elástico

es necesario utilizar otro tipo de análisis, el denominado análisis estático no lineal

(análisis Pushover).

1.5.4 CURVA DE CAPACIDAD

Procedimiento que se usa una serie de análisis elásticos secuenciales, que se

superponen para aproximarse y representarse en un diagrama, esta representación

(curva) relaciona el cortante basal y los desplazamientos en el nivel superior de la

estructura, se aplican una serie de fuerzas horizontales, las cuales se van

incrementando de manera monotónica hasta que la estructura alcanza sucapacidad máxima.


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8

1.5.5 ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL (ANÁLISIS PUSHOVER)

Es una técnica simple y eficiente para determinar la capacidad, resistencia-

deformación, de un tipo de estructura, bajo una distribución esperada de fuerzas

inerciales.

1.5.6 PELIGRO SÍSMICO

En un lugar depende principalmente de tres factores: la sismicidad de las fuentes

sísmicas que puedan afectarlo, la distancia que existe entre dichas fuentes y el sitio,

y por último de los efectos de la geología local. La sismicidad corresponde a la

descripción estadística de la frecuencia con la que ocurren sismos de diferentes

magnitudes en cada fuente.

1.6 ESTRUCTURAS METÁLICAS EN EL ECUADOR

Actualmente se está empezando a utilizar con mayor frecuencia las estructuras

metálicas en la construcción de viviendas, edificio, centros comerciales, etc; en

nuestro país, esto se debe algunas ventajas tales como: cubren grandes luces,

secciones menores en columnas, peso de la estructura, gran facilidad de montaje,

rapidez de ejecución.

La gran mayoría de edificaciones en nuestro país son en hormigón armado, su buen

comportamiento estructural a lo largo del tiempo se ha posicionado fuertemente en

el campo de la industria de la construcción; pero en estos últimos años, los

constructores no han sido renuentes a los cambios en la construcción con el empleo

de nuevos materiales como el acero y aprovechar las bondades estructurales y

arquitectónicas que ofrecen estos materiales.

En el campo industrial un factor fundamental para el desarrollo de la misma es el

tiempo, mientras este sea menor en la ejecución de una tarea, mayor será la

producción y por lo tanto mayor ganancia.


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9

La utilización de estructuras metálicas en la construcción, permiten una mayor

industrialización en la ejecución de edificaciones prefabricadas de ahí la

importancia de empezar a realizar el cálculo, diseño y construcción de edificios con

estructuras metálicas de forma masiva.

A continuación se presenta una serie de fotografías de edificios con estructura

metálicas en la ciudad de Quito:

FOTOGRAFÍA 1.2 EDIFICIO SECTOR AV. 12 DE OCTUBRE. QUITO

FOTOGRAFIADO POR: Guerrero Patricio


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FOTOGRAFÍA 1.3 EDIFICIO SECTOR CALACALÍ


FOTOGRAFÍA 1.4 EDIFICIO SECTOR AV. AMAZONAS. QUITO



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multiplicando por a debido a irregularidades en altura, por p debido a

irregularidades en planta y por r debido a ausencia de redundancia en el sistema

estructural de resistencia sísmica.

Es necesario indicar que los valores de los coeficientes de reducción de resistencia

sísmica R0 que se presentan en el código colombiano son con fuerzas sísmicas

ultimas, es decir, que su espectro es de cargas ultimas. Los valores de capacidad

de disipación de energía para estructuras de edificación fluctúan entre 8 y 1.

Anexos.

2.2 MINIMUM DESIGN LOADS FOR BUILDING AND OTHER STRUCTURES

(ASCE 7-10)

El ASCE 7-10 es el código que norma la construcción en los Estados Unidos de

Norteamérica, el cual establece requisitos para el cálculo y diseño estructural y

establece la determinación de cargas de mínimas de diseño, entre estas las cargas

utilizadas para evaluar sismo.

Los valores de la capacidad de disipación de energía (R) del ASCE -10 se

encuentran tabulados de una manera detallada en la que se debe conocer el

material y tipo de estructura, además se indica el coeficiente conocido como sobre-

resistencia (Ω0) y el factor de amplificación de la deflexión (Cd) para cada

estructura; inclusive se indica la categoría de diseño sísmico.

Cabe mencionar, que los valores del coeficiente (R) que se presentan en el ASCE

7-10 fluctúan entre 8 y 1.5 para estructuras de edificaciones. Adicionalmente se

presenta una tabla de valores para (R) para estructuras que son diferentes a las

edificaciones, estos valores fluctúan de 3 hasta 1.25. Anexos.

2.3 EUROCODIGO

Los Eurocódigos estructurales son un conjunto de normas europeas para la ingeniería de

carácter voluntario, redactadas por el Comité Europeo de Normalización (CEN) y que


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pretenden unificar criterios y normativas en las materias de diseño, cálculo y dimensionado

de estructuras y elementos prefabricados para edificación.

Las directrices de los eurocódigos se dividen en principios y reglas. Los principios

comprenden afirmaciones generales para los que no existe elección alternativa y por tanto

deben ser satisfechos por todo proyecto al eurocódigo, también comprenden

requerimientos técnicos y modelos analíticos obligatorios. Por otro lado las reglas de

aplicación por el contrario son recomendaciones o procedimientos que siguen los

principios pero para los cuales pueden considerarse procedimientos alternativos, siempre

y cuando satisfagan los principios al mismo nivel que las reglas recomendadas por el

propio eurocódigo.

En cuanto a las bases de cálculo más propiamente dicha los eurocódigo siguen el métodode los estados límites. Los estados límites incluyen aspectos como la capacidad

resistente, la funcionalidad y la durabilidad.

Existen 10 Eurocódigos Estructurales, desde la EN 1990 a EN 1999, divididos a su vez

en varias partes y sub-partes. Para el presente trabajo se puede tener como referencia a

los siguientes:

EN 1993 Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero. EN 1998 Eurocódigo 8: Proyecto de estructuras sismo-resistentes.

2.4 FEMA-273 (FEDERAL EMERGENY MANAGEMENT AGENCY

Han sido desarrollados varios procedimientos para el modelado, parámetros o

criterios de aceptación y lineamientos para el análisis conocido como Pushover,

adicionalmente en el FEMA-273 se presentan criterios de fuerza-deformación para

las articulaciones usadas en el análisis tipo Pushover.

Los puntos A, B, C, D, y E; que están indicados en la Figura 2.1, son utilizados para

definir el comportamiento de deflexión de la articulación además de tres puntos IO,

LS y CP que son usados para definir los criterios de aceptación para la articulación,

los valores que pertenecen a cada uno de estos puntos varían dependiendo del tipo


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de elemento estructural así como muchos otros parámetros definidos por el FEMA-

273.

La respuesta de un elemento se mide en función del criterio de aceptación

establecido y es usado para establecer los límites de desempeño en término de las

deformaciones.

Un elemento cuya respuesta esté entre B y IO indica que la estructura

puede ser ocupada de inmediato luego de producido el evento sísmico.

Si la respuesta está en el tramo entre IO y LS se debe definir con un criterio

técnico la seguridad de las vidas de los ocupantes.

En el punto CP será necesario prevenir el colapso por medio de

rehabilitación de la estructura.

FIGURA 2.1 GRADO DE ESFUERZO RESPECTO A LA FLUENCIA F/FY VSRELACIÓN DE GIRO /Y DEL ELEMENTO

FUENTE: Informe Técnico Edificio Plaza 2000

En donde:

A = Origen correspondiente a la condición sin carga lateral.

B = Límite de fluencia nominal que corresponde al inicio de daños estructurales.

C = Límite de seguridad estructural. Representa el punto de máxima capacidad.

Más allá de esta deformación no puede ser garantizada la reversión de las fuerzas

laterales cíclicas. Para los elementos frágiles como el concreto, esta deformación


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está muy cerca de la deformación a la que se alcanzó la fluencia. Para los

elementos de acero esta deformación es mayor que la deformación de fluencia.

D = Esfuerzo residual. La caída en la resistencia entre C y D representa el fracaso

inicial del elemento estructural. Puede estar asociado con fenómenos como la

fractura del refuerzo longitudinal, desprendimiento del hormigón o fallas de

confinamiento del refuerzo transversal.

E = Colapso. El punto E es el punto que define la máxima deformación más allá de

la cual el elemento ya no puede sostener la carga gravitacional.

2.4.1 ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL

El análisis estático no lineal “Pushover” es una técnica simple y eficiente que sirve

para estudiar la capacidad, resistencia-deformación, de una determinada estructura

bajo una distribución esperada de fuerzas inerciales, la cual se debe incrementar

de manera monotónica hasta que la estructura alcance el desplazamiento máximo,

en la Figura 2.2.

FIGURA 2.2 CORTANTE BASAL VS DESPLAZAMIENTO EN EL TOPE DE LAESTRUCTURA

FUENTE: Vulnerabilidad y riesgo sísmico de edificios

El sistema de cargas a las cuales se somete a la estructura, Fi, se incrementa de

manera monotónica hasta que la estructura alcanza su capacidad máxima, de esta


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forma se puede identificar la formación sistemática de grietas en los elementos

estructurales, cedencia de juntas y la falla mecánica de los componentes, el estado

límite de serviciabilidad de la estructura, deformaciones máximas y cortantes de la

estructura, este último corresponde a lo que se conoce como curva de capacidad.

Se utiliza la conocida técnica Pushover, que es la más apropiada para obtener la

Curva de Capacidad Lateral de la estructura más allá del Rango Elástico y además

obtener la formación secuencial de mecanismos y fallas en los elementos de la

estructura.

El procedimiento del Pushover consiste en un proceso sucesivo de análisis

estáticos incrementales que toman en cuenta la variación de la rigidez en loselementos en cada elemento. Este análisis se efectúa incrementando carga lateral

hasta que la estructura alcanza ciertos límites de desplazamientos o hasta cuando

se produzca la inestabilidad.

Para este proceso es necesario conocer las dimensiones y el acero en los

elementos de la estructura e incursionar en las propiedades no lineales de fuerzas

y deformaciones en las secciones.

Los objetivos a determinar del análisis Pushover son:

Capacidad Lateral de la estructura.

Identificar cuáles son los elementos susceptibles a fallar primero.

La ductilidad Local de elementos.

La ductilidad global de estructura.

Concepto de vigas débiles y columnas fuertes.

Degradación global de resistencia. Verificar los desplazamientos relativos inelásticos.

Chequear los criterios de aceptación a nivel local de cada elemento.


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2.4.1.1 Formación de las rotulas plásticas

Cuando se produce un evento sísmico, el comportamiento inelástico en las

estructuras, el sitio en el cual se estima la formación de las rótulas plásticas se

suele concentrar en zonas en donde se produce una alta demanda sísmica ycorresponden a las zonas que se encuentran adyacentes de las vigas a los nudos.

Se acostumbra el considerar una zona de daño equivalente en la cual se ve

concentrada toda la deformación elástica, a esta zona se la conoce como rótula

plástica y le corresponde la longitud “Lp” como se muestra en la Figura 1.3, una

aproximación para longitud efectiva “Lp” es de 0.4 a 0.5 veces el peralte del

elemento y se asume además que en esta longitud la curvatura es constante.

Para los modelos matemáticos analizados en el presente proyecto se definirán las

rótulas plásticas de los elementos Viga y Columna al 5% y 95% de la longitud total

del elemento. La hipótesis para que este modelo se cumpla, es que el nudo de la

unión viga-columna no falle.

FIGURA 2.3 DEFINICIÓN RÓTULAS PLÁSTICAS EN VIGAS

ELABORADO POR: Guerrero Patricio

2.5 ATC-40 (APPLIED TECHNLOGY COUNCIL)

En el ATC-40 capítulo 8, se hace hincapié en el uso de los procedimientos estáticos

no lineales en general y se centra en el método de espectro de capacidad. Este

método no ha sido desarrollado previamente y proporciona un tratamiento

particularmente riguroso de la reducción de la demanda sísmica para aumentar el

desplazamiento. A continuación se presenta un esquema del procedimiento

analítico indicado en ATC-40.


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FIGURA 2.4 PROCEDIMIENTO ANALÍTICO ATC-40

FUENTE: ATC-40. Capítulo 8.

EDITADO POR: Guerrero Patricio

Los métodos para realizar el análisis estático no lineal simplificado, se presenta dos

claves para el desarrollo del análisis: La demanda, es una representación del movimiento sísmico y la capacidad

es una representación de la capacidad de la estructura para resistir la

demanda sísmica.

Para cuando se realiza el análisis se requiere la determinación de la

capacidad, la demanda (desplazamientos) y el rendimiento.


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19

La capacidad de una estructura depende de la resistencia y capacidad de

deformación de sus componentes individuales. Para determinar la capacidad de

una estructura más allá de su límite elástico, se requiere de un análisis no lineal tal

como el procedimiento Pushover. Este procedimiento usa una determinada serie

de análisis elásticos de manera secuencial y luego éstos son superpuestos para

tratar de aproximar a un diagrama de fuerza-desplazamiento de toda la estructura.

El modelo matemático de la estructura es modificado en cada paso, para tomar en

cuenta la reducción de rigidez de los componentes que alcanzaron su fluencia,

luego se aplica un incremento en la fuerza externa de manera que otros

componentes también alcancen su fluencia. Este proceso continúa hasta que la

estructura se vuelve inestable o hasta que se alcance un límite pre establecido.

En cuanto a la demanda; A diferencia de los métodos de análisis lineal que

emplean fuerzas laterales para representar una condición de diseño, los métodos

de análisis no lineal emplean desplazamientos laterales como una condición de

diseño, ya que son más directos y fáciles de usar. Para una determinada estructura

y una solicitación sísmica, el desplazamiento de demanda es una estimación de la

respuesta máxima esperada durante el movimiento sísmico.

El desempeño; Una vez que se han determinado la curva de capacidad y se ha

definido el desplazamiento de demanda, se puede evaluar el desempeño de la

estructura. La verificación del desempeño verifica que los componentes

estructurales y no estructurales no estén dañados más allá de los límites aceptables

del desempeño objetivo.

2.6 NEC-15 (NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN)

El objetivo primordial de la NEC, es el de regular los procesos para dar fiel

cumplimiento a las exigencias básicas en la parte de seguridad y calidad de todo

tipo de estructuras en las fases de diseño, construcción y mantenimiento de las

mismas.


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20

A partir del año 2011 en el Ecuador se dieron varios cambios muy importantes en

la industria de la construcción, en la cual la CAMICON (Cámara de la Industria de

la Construcción), estudió la necesidad de proponer cambios en la normativa vigente

anteriormente, luego de este evento hubo una socialización de una nueva

propuesta en las normativas de diseño y construcción, pues se utilizaba el conocido

CEC-2002 (Código Ecuatoriano de la Construcción); en agosto del 2014 se

introdujo y se empezó aplicar 6 capítulos de la NEC, estos comprendían: Cargas

no sísmicas, diseño sismo resistente, estructuras de hormigón armado, geotécnica

y cimentaciones, mampostería estructural y rehabilitación sísmica.

Los parámetros presentados en el capítulo concerniente a cargas sísmica provocó

varias discrepancias entre los ingenieros dedicados al diseño estructural, por estarazón se buscó tener un acuerdo, por lo que en esta sección de la norma como

también los otros capítulos sufrieron varias modificaciones y actualizaciones; el 10

de enero de 2015, el Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda mediante Acuerdo

Ministerial numero 0047 publicado en el Registro Oficial N°413, dispuso la

aplicación obligatoria en todo el país de 10 capítulos de la NEC.

Los capítulos de la NEC, fueron elaborados mediante el Convenio de Cooperación

Interinstitucional suscrito en el año 2008 entre el MIDUVI y CAMICON.

Luego de la actualización de los seis capítulos que estuvieron vigentes en el año

anterior y la inclusión de cuatro adicionales, entran en aplicación obligatoria los

siguientes:

NEC_SE_CG: Cargas (No Sísmicas).

NEC_SE_DS: Peligro sísmico y requisitos de diseño sismo resistente.

NEC_SE_RE: Riesgo sísmico, evaluación, rehabilitación de estructuras. NEC_SE_HM: Estructuras de Hormigón Armado.

NEC_SE_MP: Estructuras de Mampostería Estructural.

NEC_SE_GM: Geotecnia y Diseño de Cimentaciones.

NEC_SE_AC: Estructuras de Acero.

NEC_SE_MD: Estructuras de Madera.


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NEC_HS_VIDRIO: Vidrio.

NEC_SE-VIVIENDA: Viviendas de hasta dos pisos con luces de hasta 5m.

Para el presente proyecto se analizaran los siguientes capítulos: NEC_SE_DS y

NEC_SE_AC.

2.6.1 CARGAS HORIZONTALES (DISEÑO SISMO RESISTENTE NEC-15)

En esta sección de la norma, se presentan los requerimientos y metodologías que

deberían ser aplicados al diseño sismo resistente de edificios y otras estructuras;

complementadas con normas extranjeras reconocidas.

La filosofía expresada en la presente sección de la norma, busca como objetivo

primordial el evitar la pérdida de vidas a través de impedir el colapso de las

estructuras; se pone mucho mayor énfasis cuando el objetivo de protección se da

en mayor medida y garantía de la funcionalidad de las estructuras luego de

producido en evento sísmico para las estructuras que tengan carácter de ocupación

especial y esencial.

Actualmente alrededor del mundo, las tendencias se centran no solo en la

protección del elemento humano, sino también en la protección que se debe dar a

las estructuras y a la obtención de los diversos niveles de desempeño sísmico para

cualquier tipo de estructura.

Las especificaciones dadas en este capítulo deberán ser consideradas como

requisitos mínimos para el diseño estructural de edificios, estos requisitos se basan

en el comportamiento elástico lineal y no lineal de las estructuras, cabe destacar

que estos requisitos son de cumplimiento obligatorio a nivel nacional del Ecuador.

A continuación se presentan de manera general los procedimientos y requisitos

mínimos:

Zona sísmica donde se construirá la estructura, conocido como: (Z)

Las características del sitio donde se va a implantar la estructura.


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Tipo de uso, destino e importancia de la Estructura, conocido como (I).

La resistencia mínima de diseño para todas las estructuras deberá basarse

en las fuerzas sísmicas de diseño.

2.6.1.1 Cortante Basal

Se conoce como cortante basal a la fuerza total de diseño por carga lateral, aplicada

en la base de la estructura, siendo ésta el resultado de la acción del sismo de

diseño. Se calcula como un porcentaje de la carga muerta, conocida también como

Carga Sísmica Reactiva (W=D); en el caso que la ocupación de la estructura será

de tipo especial como bodegas de almacenaje, la carga reactiva será:

(W=D+0.25L).

La ecuación del cortante basal está dada por:

Donde:

“V” es cortante basal total de diseño, “I” es el factor de importancia, “Sa (Ta)” es el

espectro de diseño en aceleración, “R” es el factor de reducción de resistencia

sísmica, “Φp” es el factor de irregularidad en planta, “Φe” es el factor de irregularidad

en elevación, “W” es la carga sísmica reactiva, “Ta” es el periodo de vibración

fundamental.

2.6.1.2 Requisitos para el Diseño Sismo resistente

Se debe cumplir los siguientes requisitos:

a) No colapso – Condición de resistencia.- Se verificará que la estructura no

sobrepase ningún límite de falla.

b) Limitaciones de daños – deformaciones.- Se controlará la deriva de piso

máxima.

(2.1)


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c) Ductilidad.- Se verificará que la estructura pueda disipar energía de

deformación inelástica, haciendo uso de las técnicas de diseño por

capacidad o mediante la utilización de dispositivos de control sísmico.

2.6.1.3 Factor de importancia

La razón fundamental del factor (I), es el de incrementar la demanda sísmica de

diseño para estructuras que por las características de uso o de importancia deben

permanecer operativas o deben sufrir daños menores durante y después de

ocurrido en sismo de diseño. A continuación se presenta la Tabla 2.1 en la que se

detalla la categoría, tipo de usos o importancia y el coeficiente (I).

TABLA 2. 1 FACTOR DE IMPORTANCIA (I)

Categoría Tipo de uso, destino e importancia Coeficiente I

Edificaciones

Esenciales

Hospitales, clínicas, Centros de Salud o deemergencia sanitaria. Instalaciones militares, depolicía, bomberos, defensa civil. Garages oestacionamientos para vehículos y aviones queatienen emergencias. Torres de control aéreo.Estructuras de centros de telecomunicaciones uotros centros de atención de emergencias.

Estructuras que albergan equipos de generacióny distribución eléctrica. Tanques u otrasestructuras utilizadas para depósito de agua uotras substancias anti-incendio. Estructuras quealbergan depósitos tóxicos, explosivos,químicos u otras sustancias peligrosas.

1.5

Estructurasde

ocupación

especial

Museos, Iglesias, Escuelas y centros deeducación o deportivos que albergan más detrescientas personas. Todas las estructuras quealbergan más de cinco mil personas. Edificiospúblicos que requieren operar continuamente

1.3

OtrasEstructuras

Todas las estructuras de edificación y otras queno clasifican dentro de las categorías anteriores.

1.0

FUENTE: Norma Ecuatoriana de la Construcción


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2.6.1.4 Espectro de Diseño

Se presenta el espectro de diseño para estructuras cuya ocupación es de tipo

normal, además cabe mencionar que la NEC, presenta diferentes metodologíaspara la obtención del espectro cuando las estructuras son de ocupación especial, y

además para tipos de estructuras que serán construidas en suelos de tipo F.

En lo referente a estructuras de tipo normal, se obtiene la curva Sa(T) mediante el

factor de zona sísmica (Z).

FIGURA 2.5 ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICO DE ACELERACIONES


Se obtiene este espectro mediante la aplicación de las siguientes ecuaciones,

válidas para periodos de vibración T que se encuentran en dos rangos.

Sa = η Z Fa para 0 ≤ T ≤ Tc

Sa = η Z Fa (Tc/T)^T para T > Tc

Siendo:

η = 1.80 Provincias de la Costa (excepto Esmeraldas)

η = 2.48 Provincias de la Sierra, Esmeraldas y Galápagos.

η = 2.60 Provincias del oriente.

(2.2)(2.3)


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T: Periodo fundamental de la Estructura

Tc= 0.55 Fs Fd/Fa

2.6.1.5 Periodo de vibración Ta

La NEC presenta dos métodos para la determinación del periodo de vibración

aproximado Ta.

Método 1:

Siendo:

Ta: Periodo de vibración

hn: Altura máxima de la edificación, medida desde la base de la estructura.Ct: Coeficiente que depende del tipo de edificio.

TABLA 2. 2 COEFICIENTES CT Y

Tipo de estructura Ct α

Estructuras de AceroSin arriostramientos 0.072 0.80Con arriostramientos 0.073 0.75

Pórticos especiales de hormigón armadoSin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras 0.055 0.9

Con muros estructurales o diagonales rigidizadoras ypara otras estructuras basadas en murosestructurales o y mampostería estructural

0.055 0.75


Método 2:

En el presente método se considera las propiedades estructurales y las

características de deformación de los elementos resistentes, aplicada en cada

dirección principal.

Siendo:

(2.4)

(2.5)

(2.6)


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fi: Representa cualquier distribución aproximada de las fuerzas laterales del

piso i.

i: Deflexion elástica del piso i.wi: Peso asignado al piso o nivel i de la estructura.

Cabe anotar que el periodo calculado es solo una aproximación del periodo real

de la estructura, y cualquiera que sea el software de cálculo que se utilice, aunque

se determine un periodo con n decimales, no significará que sea exacto.

2.6.1.6 Factor de Zona Sísmica Z

Se presenta el mapa del Ecuador en el que se han dividido en seis zonas sísmicas,

tal como se presenta en la Figura 1.5. El factor de zona Z proviene del resultadodel estudio de peligro sísmico para un 10% de excedencia en 50 años (periodo de

retorno de 475 años).

TABLA 2.3 VALORES DEL FACTOR Z EN FUNCIÓN DE LA ZONA SÍSMICAADOPTADA

Zona sísmica I II III IV V VIValor Z 0,15 0,25 0,30 0,35 0,40 ≥ 0.5

Caracterización

del peligro Intermedia Alta Alta Alta Alta Muy altasísmico



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FIGURA 2.6 ECUADOR, ZONAS SÍSMICAS PARA PROPÓSITOS DE DISEÑO


2.6.1.7 Tipos de perfiles de suelos para el Diseño Sísmico

A continuación se presenta la clasificación de los diferentes perfiles de suelo en

seis categorías.

TABLA 2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS PERFILES DE SUELO

Tipo dePerfil

Descripción Definición

A Perfil de roca competente Vs ≥ 1500 m/s B Perfil de roca de rigidez media 1500 ≥ Vs ≥ 760 m/s

C

Perfiles de suelo muy densos o roca blanda quecumplan con el criterio de velocidad de la onda decortante, o

760 ≥ Vs ≥ 360 m/s

Perfiles de suelo muy densos o roca blanda quecumplan con cualquiera de los dos criterios.

N ≥ 50.0 Su ≥ 100 kPa

D

Perfiles de suelos rígidos que cumplan con elcriterio de velocidad de la onda de cortante, o

360 ≥ Vs ≥ 180 m/s

Perfiles de suelos rígidos que cumplan cualquierade las dos condiciones.

50 ≥ N ≥ 15.0 100 Kpa ≥Su ≥ 50kPa


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TABLA 2.4 CONTINUACIÓN

E

Perfil que cumpla con el criterio de velocidad de laonda de cortante, o Vs < 80 m/s

Perfil que contiene un espesor total H mayor de 3

m de arcillas blandas

IP > 20

w ≥ 40% Su < 50 kPa

F

Los perfiles de suelo tipo F requieren unaevaluación realizada explícitamente en el sitio porun ingeniero geotecnista. Se contemplan lassiguientes Subclases:

F1- Suelos susceptibles a la falla o colapsocausado por la excitación sísmica, tales como:suelos licuables, arcillas sensitivas, suelosdispersos o débilmente cementados, etc.

F2- Turba y arcillas orgánicas muy orgánicas (H >3m para turba o arcillas orgánicas y muy orgánicas)

F3- Arcillas de muy alta plasticidad ( H > 7.5 m coníndice de plasticidad IP > 75

F4- Perfiles de gran espesor de arcillas de rigidezmediana a blanda. (H > 30 m)

F5- Suelos con contrastes de impedancia αocurriendo dentro de los primeros 30 m superiores

del perfil de subsuelo, incluyendo contactos entresuelos blandos y roca, con variaciones bruscas develocidades de ondas de corte.

F6- Rellenos colocados sin control ingenieril.


Adicionalmente se indican coeficientes que van asociados con el tipo de perfil del

suelo, tales como: Fa, Fd y Fs.


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TABLA 2.5 COEFICIENTES DE PERFIL DE SUELO

Tipo de perfildel subsuelo

I II III IV V VI

Factor Z 0.15 0.25 0.30 0.35 0.40 ≥ 0.50

Fa, Coeficiente de amplificación de suelo en la zona de periodo corto

A 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90B 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00C 1.40 1.30 1.25 1.23 1.20 1.18D 1.60 1.40 1.30 1.25 1.20 1.12E 1.80 1.40 1.25 1.10 1.00 0.85F Evaluado por un

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