ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA

ING. CIVIL

DISEÑO SISMORRESISTENTE

TEMA: ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA

[pic 2]

INTRODUCCION

La estabilidad estructural se refiere a la capacidad de una estructura bajo las fuerzas que actúan sobre ella de alcanzar un estado de equilibrio mecánico.

Las combinaciones de fuerzas o acciones bajo las cuales una estructura no es estable se denominan inestabilidades y pueden ser de varios tipos:

• Deslizamiento es cuando la fuerza resultante superficie de contacto entre dos sólidos excede un cierto valor y existe desplazamiento relativo entre los puntos de los dos sólidos.
• Vuelco es cuando el momento de fuerzas respecto a una recta, llamado eje virtual de rotación sobre pasa un cierto valor.
• Inestabilidad elástica,  se refiere a fenómenos de no linealidad como el pandeo, la abolladura, la inestabilidad de arcos, etc.

OBJETIVOS

• Describir la importancia de la estabilidad de la estructura.
• Definir el momento de volcamiento de las estructuras.
• Conceptualizar el momento estabilizante de la estructura.

ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA

Condición general: Toda estructura debe tener garantizada su estabilidad lateral y debe además tener suficiente rigidez lateral que limite los desplazamientos laterales.

Ello puede ser provisto por:

 (a) La rigidez lateral propia del plano, la que puede ser provista por alguna de las siguientes posibilidades:

• Triangulaciones, diagonalizaciones, arriostramientos en K, X, Y, u otros sistemas de arriostramiento para pórticos arriostrados en el plano.

• Rigidez de las uniones entre las barras.

• Columnas en voladizo empotradas en la base.

(b) La rigidez lateral de planos paralelos al considerado, vinculados al mismo por un sistema horizontal de arriostramiento. Dichos planos pueden ser:

• Pórticos arriostrados en su plano.

• Pórticos de nudos rígidos.         

• Tabiques de hormigón armado o mampostería, núcleos, o similares.

MOMENTO DE VOLCAMIENTO

El efecto P −∆ , en la figura,  presenta un sistema de un grado de libertad sobre el que actúa una fuerza sísmica F . Por efecto de esta fuerza el sistema se desplaza horizontalmente.          

El sistema tiene un peso total ∆ P, el mismo que genera un momento de volteo en la estructura deformada, que vale: P ∆.

[pic 3]

∆: es el desplazamiento relativo del piso con respecto al suelo.

Por ahora nos limitamos a ver como se efectúa este control por medio del índice de estabilidad de piso θi

[pic 4]

Dónde:

Pi= Es la carga vertical que gravita desde el piso i hasta el tope, se calcula en función de la carga muerta D más el porcentaje de la carga viva L

Vi=es el cortante de piso

δei= es la deriva de piso calculada con los desplazamientos elásticos  

h= es la altura de entrepiso. Se destaca que δei/h es la deriva de piso elástica.

Los momentos  de volcamiento   pueden  reducirse de acuerdo  al siguiente criterio:

[pic 5]

Dónde:

Mvk= momento  de volcamiento   en el nivel k;

Fi = fuerza  lateral correspondiente   al nivel i;

hi Y hk, = alturas medidas desde la base hasta el nivel i y k, respectivamente.

ρ= Factor de reducción = 1 para los 5  iveles superiores.

                                          = 1 – 0,04 T/T para todos los niveles por debajo de los 8 niveles                                    

                                              Superiores.

Esto permite, además de asegurarnos que la construcción no entre en colapso, determinar con qué grado de seguridad se trabaja. Para esta verificación se toma el edificio descargado, es decir teniendo en cuenta solo las cargas permanentes.

...