Diseño Estructural

Norma técnica

Seguridad: Los edificios y cualquier otra estructura deberán diseñarse y construirse para soportar de forma segura todas las cargas sin exceder los esfuerzos permisibles o las resistencias ultimas, según el método con que se diseñe, de los materiales de la construcción utilizados.

Serviciabilidad: Está asociada al buen funcionamiento de la estructura bajo cargas de uso normal, generalmente para cargas de gravedad. Los sistemas estructurales y sus componentes deberán diseñarse para que tengan a rigidez adecuada para limitar:

 Desplazamientos laterales

 Vibración

 Cualquier deformación que pueda afectar la Serviciabilidad del edificio o estructura.

Fuerzas por deformación:

 Asentamientos diferenciales de fundaciones.

 Cambios restringidos en las dimensiones debidos a variaciones de temperatura.

 Expansión por humedad, contracciones y flujo plástico del concreto y otros efectos similares.

Análisis estructural: Los efectos de las cargas en las estructuras deberán determinarse tomando en cuenta propiedades de: equilibrio, compatibilidad, propiedades del material a corto y largo plazo.

Integridad estructural: Es la capacidad de sostener daño local con la estructura como un todo permaneciendo estable y sin sufrir un daño desproporcionado al daño inicial.

También se debe notar que un factor F menor es utilizado para secciones controladas por compresión (columnas) que para secciones controladas por tensión (vigas). Esto es debido a que las secciones controladas por compresión generalmente tienen menos ductilidad y son más sensibles a variaciones en la resistencia del concreto.

El propósito de las provisiones de seguridad es: Limitar la probabilidad de falla y permitir un diseño económico.

Tipos de cargas:

 Cargas muertas.

 Cargas vivas.

 Cargas de sismo.

 Cargas de viento.

 Cargas en estructuras de retención.

 Cargas de impacto.

Las fuerzas sísmicas, son esencialmente fuerzas de inercia.

Ejemplos de cargas muertas:

 El peso propio de la estructura: Losas, vigas, columnas, paredes.

 Acabados: Cielos falsos, enchapados, repellos, pisos.

 Instalaciones: Eléctricas, aire acondicionado.

 Todo elemento que ocupa una posición permanente dentro de la edificación y un peso que no cambia sustancialmente con el tiempo.

Carga viva: Es la carga que tiene que soportar una estructura por su uso y que no tiene carácter permanente.

Carga de sismo: Es la fuerza producida por el efecto de los sismos en una estructura.

Para proveer ductilidad a las estructuras los códigos establecen una serie de requisitos y consideraciones:

 Porcentajes mínimos y máximos de refuerzo.

 Separaciones máximas de refuerzo transversal.

 Detallados especiales de la armaduría de los elementos de concreto: Separación de varias de refuerzo longitudinal, traslapes y anclajes.

De acuerdo a la NTDS el método estático puede ser utilizado en los siguientes casos:

 Estructuras regulares menores de 70 m de altura, excepto aquellas que se encuentren ubicadas en un terreno tipo S4 y tengan un periodo fundamental mayor de 0.7 segundos.

 Estructuras irregulares no mayores de 5 pisos ni de 20 m de altura.

Las fuerzas sísmicas de una estructura se evalúan de acuerdo a la NTDS considerando:

 La zonificación sísmica.

 Las características del sitio.

 La categoría de ocupación de la edificación.

 La configuración del sistema estructural

 La altura del edificio.

Cortante basal: Es la fuerza total en la base de la estructura ocasionada por el sismo.

Las fuerzas sísmicas obtenidas para cada piso se distribuyen entre los elementos resistentes a carga lateral (marcos y/o paredes estructurales) proporcionalmente a la rigidez de esos elementos si se tiene un diafragma rígido, como es el caso de una losa de concreto.

Irregularidades estructurales verticales:

A. Irregularidad en la rigidez-Entrepiso flexible: Entrepiso flexible es aquel cuya rigidez lateral es menor que el 70% de la del entrepiso inmediato superior o menor que el 80% del promedio de las rigideces de los 3 entrepisos superiores.

B. Irregularidad en la masa: Se considera que existe irregularidad cuando la masa efectiva de cualquier piso es mayor que el 150% de la masa efectiva de un piso consecutivo. No se considera irregularidad en la masa cuando el techo sea más liviano que el piso inferior.

C. Irregularidad geométrica vertical: Se considera que existe irregularidad geométrica vertical cuando la dimensión horizontal del sistema resistente a cargas laterales en cualquier entre piso es mayor que el 130% de la de un entrepiso consecutivo.

D. Discontinuidad en el plano de los elementos verticales resistentes a cargas laterales: Se considera que existe una discontinuidad cuando los elementos resistentes a cargas laterales están desplazados dentro de su plano, una cantidad mayor de que la longitud de tales elementos.

E. Discontinuidad en la capacidad – Entrepiso débil: Se considera que un entrepiso es débil cuando su resistencia es menor que el 80% de la del entrepiso superior. Resistencia de entrepiso es la resistencia total de todos los elementos resistentes a sismo que comparten el cortante de entrepiso en la dirección considerada.

Irregularidades estructurales en planta:

A. Irregularidad torsional: Si los diafragmas no son flexibles se considerara que existe irregularidad torsional cuando la máxima deriva de entrepiso, incluyendo la torsión accidental, calculada en un extremo de la estructura transversal a un eje, es mayor que 1.2 veces la deriva de entrepiso promedio de los dos extremos de la estructura.

B. Esquinas entrantes: La configuración en planta de una estructura y su sistema resistente a fuerzas laterales contiene una irregularidad de tipo “esquina entrante” cuando ambas proyecciones de la estructura más allá de una esquina entrante sean mayores que el 15% de la dimensión en planta de la estructuras en la dirección considerada.

C. Discontinuidad del diafragma: Se consideran discontinuidades en diafragma los cambios abruptos o variaciones en la rigidez, como recortes o aberturas mayores que el 50% del área bruta de la planta del edificio.

D. Desalineamiento fuera del plano: discontinuidades en la trayectoria de una fuerza lateral, tal como elementos verticales fuera del plano.

E. Sistemas no paralelos: Los elementos verticales resistentes a cargas laterales no son paralelos o no son simétricos con respecto a los ejes principales ortogonales

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