ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO Y CONCRETO EN ZONAS SÍSMICAS

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE QUERÉTARO

ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO Y CONCRETO EN ZONAS SÍSMICAS

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

Que  para obtener el Título de

LICENCIADA EN ARQUITECTURA

presenta

LUZ DEL CARMEN RAMÍREZ RAMÍREZ

Asesor/Director: Araceli Ramírez Naranjo

 Noviembre de 2016[pic 3]

Índice

Planteamiento del problema                                                         2

Justificación                                                                                 4        

Objetivos                                                                                 6

        Objetivo general

        Objetivos particulares

Fundamento teórico

        Marco teórico                                                                 7        

        Marco histórico                                                                11

        Marco conceptual                                                                 14

Hipótesis                                                                                 16        

Metodología                                                                                17

        Tipo de investigación

        Unidad de análisis, población y muestra

        Técnicas de recolección de datos

        Forma de procesar los datos

Alcances esperados                                                                 19

Recursos materiales y humanos                                                         19

Cronograma de trabajo                                                                 20

Fuentes de información                                                                 21

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La palabra estructura tiene diversas cuestiones, en las cuales una de ellas, se entiende a la distribución y orden de las partes más importantes que componen un todo. Y por otro lado es un sistema de conceptos que se encuentran enlazados entre sí y cuya razón de ser será la de precisar la esencia del objeto de estudio, es decir, tanto la realidad como el lenguaje que se habla tendrán su propia y particular estructura.

Dentro esta investigación la definiremos estructura como la distribución y orden de las partes principales de un edificio, que sirve de sustento a la construcción.

Una estructura tiene como finalidad resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio arquitectónico, sin sufrir deformaciones incompatibles.

Existen una gran cantidad de estructuras de acuerdo a sus materiales y función. Haremos mención de las principales son el acero, concreto y tensores.

Las estructuras de acero, por sus características físicas de este material lo hacen perfecto para la construcción pues es muy resistente para lo que representa su peso. Es muy usual para la construcción comercial e industrial. El acero es un material que trabaja a compresión y a tensión para poder soporte a la estructura, ya que el acero es uno de los materiales mas efectivos.

La estructura de concreto es una técnica que se retoma en la antigüedad hasta los tiempos de los romanos. En el siglo XX, el concreto se consolida con acero y se le denomina concreto reforzado. Al usar el acero en conjunto con el concreto se puede aprovechar la capacidad de tensión y compresión que brinda estos dos materiales ayuda a crear una estructura más segura, fuerte.

Los tensores, son elementos constructivos que está sometido principalmente a esfuerzos de tracción. Tienen como misión dar mayor rigidez y resistencia a la estructura. Pueden ser barras o cables. Se usan principalmente en puentes.

Los elementos estructurales son las partes de una construcción que sirven para darle

resistencia y rigidez. Su función principal es soportar el peso de la construcción y otras fuerzas como sismos, vientos, entre otros.

Los principales tipos de elementos estructurales son: muros de carga (mampostería confinada, reforzada o simple), muro de concreto, columnas, vigas o trabes, losas, escaleras, cimentación.

Dentro de los elementos también existen los castillos y dalas, su función es mantener unidos los muros entre sí. El castillo es un elemento que ayuda a soportar cargas verticales y reforzar los muros. En cambio, las dalas en el caso de existir un sismo controlan los agrietamientos y evitan el colapso.  

En la investigación analizaremos si la estructura de concreto o acero es más factible en las vigas para las zonas sísmicas. Si las propiedades del acero son mejor que las del concreto o viceversa.

A base de los datos recolectados, ¿ se sabrá cuál de los dos sistemas constructivos es el mas seguro?

JUSTIFICACIÓN

La respuesta sísmica de una estructura depende de las características de la respuesta de las propiedades dinámicas de la estructura misma. Es importante que el sistema estructural que se está adoptando para las edificaciones tenga las características tales como que conduzcan a la respuesta sísmicas más favorable. Al momento de seleccionar el material debemos tomar en cuenta que debe resistir a las fuerzas laterales y movimiento del suelo.

Los materiales deben de cumplir con ciertas características que deben ser indispensables para una estructura en zonas de riesgo de un sismo; dentro de lo que cabe sus propiedades deben destacar las siguientes: el peso volumétrico del material (este define la masa de la estructura y por tanto influye en las fuerzas de inercia que se genera y en los periodos de vibración); el módulo de elasticidad del material, que es determinante en la rigidez lateral de la estructura y en su periodo; la forma de la curva de esfuerzo- deformación del material es importante más allá del solo módulo de elasticidad; la ductilidad del comportamiento y la forma de los lazos de histéresis define el amortiguamiento inelástico con que puede contarse. (Enrique Bazán, 2011)

El concreto es una mezcla de cemento, materiales pétreos y agua en diversas proporciones, en algunas ocasiones se le agregan adictivos para modificar algunas propiedades del mismo. Una de las características es su peso volumétrico, ya que a comparación de otros materiales es un elemento estructural voluminoso. El concreto tiene una alta capacidad a esfuerzos de compresión, pero por si solo no es resistente a esfuerzos de tensión, por lo que complementa con el acero reforzado.

El acero está compuesto principalmente por hierro. Para obtener el acero se somete a temperaturas elevadas para que una vez que se encuentre en fusión, se le inyecte aire con el propósito de que se reduzcan los óxidos de hierro y así tener el acero estructural. El acero es un material que resistente a esfuerzo de tensión como a los de compresión y reducido peso propio.

La investigación se realizará para saber cuál de los dos materiales es más seguro para las edificaciones que se encuentran en suelos sísmicos, y dar una mayor seguridad a los habitantes de que la estructura resiste las fuerzas laterales que provocan un sismo en la estructura de los edificios. Mantener una población segura que habitan en ellos. Con la investigación a realizarse los diseñadores darán una mayor seguridad de soporte para sus diseños que se implementaran en suelos con fallas geológicas.

OBJETIVOS

Objetivo general.

• Analizar las propiedades del concreto, como las del acero para el diseño de estructuras en zonas sísmicas.

Objetivo específicos

• Estudiar la resistencia a compresión y tensión del concreto y del acero.
• Comparar las propiedades de del concreto y del acero para las estructuras de zonas sísmicas.
• Objetivos acerca de los suelos

FUNDAMENTO TEÓRICO

Marco teórico

Uno de los efectos como diseñadores estructurales debemos considera para las estructuras en las zonas sísmicas es el efecto de interacción suelo- estructura (ISE) es el mecanismo por el que la presencia de la estructura influye en el movimiento del terreno y consiste en la diferencia entre la respuesta de un punto donde está situada una estructura y la respuesta que debería experimentar ese punto si la estructura no estuviera. El efecto interacción suelo-estructura influye en el comportamiento dinámico de la estructura pues se refleja en un aumento en el periodo fundamental, así como en un aumento en el amortiguamiento del sistema en comparación con el modelo de base fija, que no considera al suelo de cimentación.  (D. Díaz Guzman, 2012).

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