“ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE LA CONFIGURACION ESTRUCTURAL EN EL COMPORTAMIENTO SISMORRESISTENTE DE ESTRUCTURAS APORTICADAS”

II. PLANTEAMIENTO

Se propone identificar parámetros que definan si existe o no redundancia estructural, columnas cortas, excentricidad y continuidad de elementos estructurales. Todos estos detalles pueden ser indicativos de una buena o mala concepción estructural, la cual en caso de ser deficiente puede contribuir a un mal comportamiento de la edificación de un sismo. Puede ocurrir que un daño en una estructura mal concebida sea más grave de lo que se esperaría. Una mala configuración puede favorecer la falla de los elementos estructurales e incluso el colapso.
Algunos ejemplos de una mala configuración son: La presencia de irregularidad de rigidez como piso blando, irregularidad de masa, esquinas entrantes e irregularidad torsional, edificaciones con elementos muy esbeltos en una o sus dos dimensiones, que los pórticos no estén correctamente formados, no permitiendo la transmisión de cargas, o que se presenten casos como viga fuerte y columna débil.
La experiencia ha demostrado que estructuras aparentemente similares tuvieron un comportamiento muy diferente frente a cargas sísmicas, muchas sufrieron perdidas cuantiosas, mientras otros permanecieron en pie, y experimentaron leves daños, debido a una mejor distribución de sus elementos resistentes a fuerzas sísmicas. Este aspecto que va desde la simple geometría exterior del edificio hasta la ubicación de elementos estructurales y no estructurales dentro de él se ha denominado Configuración Estructural, que constituye una variable posible de manejar desde etapas previas al diseño estructural.
Desde hace mucho tiempo, se ha aceptado la idea de que la configuración del edificio (Tamaño, forma y elementos componentes del mismo) tiene un efecto significativo en su comportamiento durante los sismos, y se conocen muy bien los principios que rigen este comportamiento. Sin embargo, la aplicación de dichos principios no ha sido efectiva, y se continúa viendo el uso de configuraciones riesgosas y caras en áreas sísmicas.
En el presente proyecto, se evaluará el estudio de problemas muy frecuentes de la influencia de la configuración estructural en el comportamiento Sísmico de edificaciones: La presencia de irregularidades de Rigidez como Piso blando, Irregularidad de Masa, Esquinas entrantes e Irregularidad Torsional.
III. JUSTIFICACIÓN

Una de las más grandes causas de daño o problemas de edificaciones ha sido el uso de configuraciones arquitectónicas y estructurales inapropiadas. Dada la naturaleza de los sismos, y que puedan exceder los niveles de diseño es aconsejable evitar el uso de configuraciones más riesgosas, independientemente del nivel de afectación que se pueda alcanzar en los procedimientos de análisis.
Muchos errores de ingeniería que ocasionan daños graves o colapso, se originan como fallas de configuración. Lo que si ocurre es que las primeras ideas del diseñador sobre la configuración son muy importantes, ya que en una etapa conceptual y tal vez antes de que se discutan los aspectos de ingeniería, el diseñador está tomando decisiones de gran importancia para los análisis posteriores y el diseño en detalles de ingeniería.
Es de importancia que el ingeniero estructural tenga un conocimiento, del estudio de la influencia de la configuración estructural en el comportamiento sísmico al menos básico, es por eso la importancia de conocer la siguiente interrogante:
Formulación del problema:
¿Las edificaciones son diseñadas con buena configuración estructural sismorresistente?

IV. HIPÓTESIS
En este proyecto se propondrá recomendaciones de límites y alternativas para las irregularidades. En esto se incluye la forma de la construcción, en planta y en elevación, así como la distribución y arreglo de los elementos estructurales que constituyen el esqueleto resistente del edificio.

En el proyecto se señalará las razones por la que deben evitarse ciertas formas del edificio y ciertas configuraciones estructurales.
Las grandes edificaciones situadas en áreas de peligrosidad sísmica moderada o baja tienden a minusvalorar la influencia de la configuración estructural y a descuidar precauciones básicas de protección frente a los terremotos. Ello conlleva un aumento de su vulnerabilidad y, en consecuencia, suelen presentar un elevado riesgo sísmico que, a su vez, aumenta con el tiempo.
El estudio de vulnerabilidad sísmica se puede aplicar a cualquier obra de ingeniería civil en general, a toda obra que se requiera conocer su comportamiento ante un posible terremoto y las consecuencias que puedan producir. Es por eso que es de mucha importancia el estudio de configuración estructural en el comportamiento sísmico; por lo tanto, podemos decir que “existen edificaciones que son diseñados con buena configuración estructural sismorresistente”.
V. OBJETIVOS
1.- OBJETIVO GENERAL:
. Estudiar la Influencia de la configuración Estructural en el comportamiento Sísmico de Edificaciones haciendo énfasis en un problema común en nuestro medio, frente a eventos sísmicos.
. Determinar y Proponer limites para algunos índices de irregularidad del edificio.
2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS:
. Realizar el análisis de las ventajas y limitaciones de los sistemas estructurales más comunes (irregularidad de rigidez como piso blando, Irregularidad de masa, esquinas entrantes e irregularidad torsional).
. Plantear alternativas para el predimensionamiento de elementos estructurales a fin de atenuar el efecto sísmico en la edificación debido a la irregularidad de rigidez como piso blando, irregularidad de masa, esquinas entrantes e irregularidad torsional.
VI. METODOLOGÍA DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Así pues, el presente estudio pretende revisar los principales conceptos asociados en el estudio de la influencia de la configuración estructural sismorresistente y particularmente de aquellas calificadas como edificaciones que permitan crear una plataforma de evaluación coherente con la importancia relativa de la instalación y el nivel de sismicidad esperado.
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PLAN DE TESIS
Se evaluará el presente proyecto por diferentes métodos para los estudios del comportamiento sísmico de las estructuras mediante análisis apropiadas y programas de cómputo que incluye el análisis de la estructura de la edificación como el Sap 2000 o el Etabs.
VII. CRONOGRAMA
Las finalidades del programa tentativo de trabajo que se exponen son establecer la secuencia lógica de ejecución de las actividades correspondientes; estimando el tiempo que tomaría la elaboración del mismo.

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PLAN DE TESIS
VIII. INDICE
TÍTULO
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTOS
RESUMEN
ÍNDICE
LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE FIGURAS
CAPITULO I: INTRODUCCIÓN
1.1) ANTECEDENTES
1.2) JUSTIFICACIÓN
1.3) OBJETIVOS
1.3.1) OBJETIVOS GENERALES
1.3.2) OBJETIVOS ESPECÍFICOS
CAPITULO II: ANTECEDENTES
2.1) CONSIDERACIONES GENERALES
2.2) FALLAS MAS COMUNES DEBIDAS A SISMOS
2.3) DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
CAPITULO III: INFLUENCIA DE LA CONFIGURACION ESTRUCTURAL EN EL
COMPORTAMIENTO SISMICO
3.1) INTRODUCCION
3.2) ESCALA
3.3) ALTURA
3.4) TAMAÑO HORIZONTAL
3.5) PROPORCION
3.6) SIMETRIA
3.7) DISTRIBUCION Y CONCENTRACION
3.8) DENSIDAD ESTRUCTURAL EN PLANTA
3.9) ESQUINAS
3.10) RESISTENCIA PERIMETRAL
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PLAN DE TESIS
3.11) REDUNDANCIA
CAPITULO IV: PROBLEMAS DE CONFIGURACIONES COMUNES
4.1) INTRODUCCION
4.2) IRREGULARIDAD DE RIGIDEZ – PISO BLANDO
4.3) IRREGULARIDAD DE MASA
4.4) ESQUINAS ENTRANTES
4.5) IRREGULARIDAD TORSIONAL
4.6) COMPARACION DE CONFIGURACION ESTRUCTURAL CON OTRAS NORMAS
CAPITULO V: DESCRIPCION DE LOS METODOS
5.1) INTRODUCCION
5.2) METODO DEL ESPECTRO DE RESPUESTA
5.3) ESTATICO INELASTICO (PUSH OVER)
CAPITULO VI: DESCRIPCION DEL EDIFICIO POR ANALIZAR
CAPITULO VII: ESTUDIO DE LAS IRREGULARIDADES EN EL COMPORTAMIENTO
SISMORRESISTENTE
7 7.1) DESCRIPCION GENERAL
7.2) CARACTERISTICAS DE LOS MODELOS ESTRUCTURALES
7.3) ANALISIS DINAMICO – ESTUDIO PARAMETRICO
7.4) DISCUSION DE RESULTADOS
7.5) PROPUESTA DE LIMITES Y ALTERNATIVAS PARA LAS IRREGULARIDADES
7.6) REQUISITOS BASICOS DE ESTRUCTURACION
CAPITULO VIII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1) CONCLUSIONES
8.2) RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
APÉNDICE
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PLAN DE TESIS
ANEXOS
I. BIBLIOGRAFÍA
. ARNOLD, Christopher y REITHERMAN, Robert: “Manual de Configuración y Diseño Sísmico de Edificios”, Editorial Limusa, México, Tomo I y II, 1991.
. BAZAN, Enrique y MELI, Roberto: “Diseño Sísmico de Edificios”, Editorial Limusa, Cuarta Impresión, México, 2001.
. WAKABAYASHI, Minoru: “Diseño de Estructuras Sismorresistentes”, Edición McGraw Hill, México, 1988.
. CHOPRA, Anil K.: “Dynamics of Structures, Theory and Applications to Earthquake Engineering”, Edition Prentice Hall, USA.
. M.J.N. PRIESTLEY, G.M.CALVI, M.J.KOWALSKY: “Displacement – Based Seismic Design of Structures”, Fondazione EUCENTRE, Italy – USA, 2007.
. SALVADOR ISMAEL GÓMEZ CHÁVEZ: “Análisis Sísmico Moderno: Ética Aplicada”, Editorial Trillas, S.A. México, 2007.
. CARLOS RAMIROS VALLECILLA B.: “Fuerzas Sísmicas, Principios y Aplicaciones NSR-98”, Editorial Kimpres LTDA, Bogotá – Colombia, 2003.
. Dr. YUJI ISHIYAWA: “Trabajos sobre Diseño Antisísmico”, Durante su estadía en el Centro de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres – CISMID – FIC – UNI, Lima – Perú.
. CARLOS MATOS FLORES-GUERRA Y JOSE VALDIVIA NUÑEZ, Supervisado por Dr. Javier Piqué Del Pozo: “Respuesta Sísmica de Edificaciones de Concreto Armado”, Investigación en el Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de desastres – CISMID.
Lima – Perú, 1992
. Dr. BOZZO ROTONDO, Luís Miguel y Dr. BARBAT BARBAT, Horia Alejandro: “Diseño Sismorresistente de Estructuras”, Editorial ICG, Primera Edición, Perú, Mayo 2002
. AUTORES VARIOS: “Diseño Estructural Sismorresistente”, Fondo editorial ICG – Segunda edición, Lima – Perú, 2008.
. WILLIAM McGUIRE, RICHARD H. GALLAGHER Y RONALD D. ZIEMIAN: “Matrix Structural Analysis”, Editorial: John Wiley & Sons, Second Edition, USA, 2000.
. Norma Peruana Sismorresistente E-030.
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PLAN DE TESIS
. International Building Code 2006, First Printing: January 2006, PRINTED IN THE U.S.A.
. Complementary Technical Norms for Earthquake Resistant Design, Mexico City Building Code, 1995.
. Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente.
Lima, 29 de Diciembre del 2011
______________________
Jorge Janampa Ochoa
Tesista

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