Antisismica.docx

INTRODUCCION Esta introducción pretende brindar en una forma rápida y sencilla los conceptos básicos de la dinámica de estructuras aplicada a las construcciones civiles, enfocada desde un punto de vista numérico.

El objeto de la dinámica estructural es el análisis de estructuras bajo cargas dinámicas, es decir cargas que varían en el tiempo. Aunque la mayoría de las estructuras pueden diseñarse considerando sólo cargas estáticas, hay importantes excepciones que requieren del proyectista la posibilidad de distinguir entre cargas estáticas y dinámicas.

En realidad, las cargas accidentales o las cargas móviles, a diferencia del peso propio, rara vez son estrictamente estáticas porque su aplicación sobre la estructura requiere de un cierto tiempo que en definitiva debe ser analizado para establecer si se trata de una carga estática o dinámica.

OBJETIVOS  Aprender sobre las cargas dinámicas sobre una estructura.  Conocer como una estructura responde a un sismo.  Conocer sobre el diseño sismo resistente.  Conocer los tipos de cargas dinámicas.  Aprender sobre la discretización de masas.

MARCO TEORICO  Cargas Dinámicas en una estructura: Los terremotos pueden definirse como movimientos de la corteza terrestre, con amplitudes y frecuencias dependientes del tiempo. En general, el movimiento de la corteza se produce por un choque o movimiento brusco ocurrido a una cierta profundidad bajo la superficie terrestre en un punto teórico denominado foco o hipocentro, a su proyección sobre la superficie terrestre se le denomina epicentro.

En un sentido amplio, un sistema dinámico es aquel cuyas variables experimentan variaciones en el tiempo y, si se conocen las influencias externas que actúan sobre el sistema, podrá predecirse el comportamiento de este. Una acción tiene carácter dinámico cuando su variación con el tiempo es rápida y da origen a fuerzas de inercia comparables en magnitud con las fuerzas estáticas. Algunas fuentes importantes de vibraciones estructurales son:

- sismos - viento - olas y corrientes de agua - explosiones e impactos - cargas móviles (vehículos, personas, etc.)

Respuesta dinámica Cualquier magnitud que pueda caracterizar el efecto de una carga dinámica sobre la estructura. Una carga definida determinísticamente da origen a una respuesta, también determinista.

Velocidad de reacción de una estructura Ante una acción exterior, distintas estructuras reaccionarán de formas diferentes. Esta respuesta está íntimamente relacionada con las formas o modos de vibrar y sus correspondientes frecuencias o periodos propios.

Grados de libertad dinámicos (GLD) Son los grados de libertad que tienen asociada masa y para los cuales puede conocerse las vibraciones o movimientos a lo largo del tiempo.

 DISEÑO SISMORESISTENTE La estructura de un edificio ubicado en un área sísmica difiere solo que en su análisis considera la acción de las cargas que genera el sismo. Por ello es necesario erradicar el concepto erróneo que un edificio es sostenido por una estructura destinada a resistir las cargas gravitatorias a la que se le agrega otra destinada a resistir las cargas sísmicas. La estructura de un edificio, o de cualquier otra obra civil, sometida a la acción de un sismo sufre deformaciones, se haya previsto la estructura para resistir un sismo o no. Los movimientos del terreno provocan arrastran al edificio, que se mueve como un péndulo invertido. Los movimientos del edificio son complejos, dependen del tamaño, las cargas o pesos en cada piso, características del terreno de fundación, geometría del edificio, materiales estructurales y no estructurales usados, etc.

Configuración del edificio: Llamamos configuración a un conjunto de características que tiene toda estructura, y que según como se ha diseñado será el comportamiento del edificio ante las cargas gravitatorias o las cargas dinámicas. La importancia de alcanzar una configuración adecuada se destaca haciendo un sencillo análisis, para cargas estáticas una tonelada sobre una viga es soportada por esta y trasmitida hasta llegar al terreno. El caso de las cargas sísmicas no es tan simple, los sismos producen esfuerzos que fluctúan rápidamente, y para calcularlos necesitamos conocer las características dinámicas del edificio.

Simetría: Con el término simetría describimos una propiedad geométrica de la configuración del edificio. Un edificio es simétrico respecto a dos ejes en planta si su geometría es idéntica en cualquiera de los lados de los ejes. Este edificio será perfectamente simétrico. La simetría puede existir respecto a un eje solamente. También existe simetría en elevación, aunque es más significativa desde el punto de vista dinámico la simetría en planta. La simetría en altura no es perfecta porque todo edificio tiene un extremo fijo al terreno y libre el otro. La falta de simetría tiende a producir excentricidad entre el centro de masa y el centro de rigidez, y por lo tanto provocará torsión en planta. A medida que más simétrico es el edificio, disminuyen el riesgo de concentración de esfuerzos, el momento torsor en planta y el comportamiento de la estructura es más predecible.

La simetría tiende a concentrar esfuerzos, el ejemplo más común es el caso de las esquinas interiores. Aunque un edificio simétrico puede tener esquinas interiores como es el caso de las plantas en cruz. En este caso la planta del edificio es simétrica pero no es una planta regular. Existe simetría estructural si el centro de masa y el centro de rigidez coinciden en la planta. La simetría es conveniente también a la forma del edificio sino también a la distribución de la estructura. La experiencia de edificios con daños severos en terremotos mostró casos en que la asimetría estructural fue la causa del daño severo o el colapso de la estructura.

Altura: La altura de un edificio influye directamente en el periodo de oscilación, si aumenta la altura aumenta el periodo. Si un edificio alto tiene un periodo cercano a 2 segundos es probable que su aceleración sea menor que un edificio mas bajo, de 5 a 10 pisos, con periodo de ½ segundo. Los registros de terremotos indican que los sismos concentran su energía y mayores aceleraciones en periodos cercanos a ½ segundo. Algunos reglamentos limitaban la altura de los edificios en áreas sísmicas, pero en las normas actuales, la tendencia es que la limitación sea un producto de la calidad del diseño.

 Discretizacion de Masas: Este es el método más intuitivo y simple. Consiste en definir una serie de puntos en el sistema continuo y suponer que toda la masa y las fuerzas aplicadas al sistema están concentradas en dichos puntos. El cuerpo mantiene sus características de rigidez, pero la masa y la fuerza distribuida se aproximan mediante masas y fuerzas concentradas que produzcan aproximadamente el mismo efecto.

CONCLUSIONES  Aprendimos sobre las cargas dinámicas sobre una estructura.  Conocimos como una estructura responde a un sismo.  Conocimos sobre el diseño sismo resistente.  Conocimos los tipos de cargas dinámicas.  Aprendimos sobre la discretización de masas.