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Sismoresistencia

Resumen: Mediante esta guía y sus contenidos se busca suministrar la información que le permita entender el por qué de la forma como deben estar constituidas las edificaciones para que soporten las fuerzas a que se ven sometidas durante un sismo.
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Autor: Centro de la Construcción

OBJETIVOS

 OBJETIVO GENERAL

Mediante esta guía y sus contenidos se busca suministrar la información que le permita entender el por qué de la forma como deben estar constituidas las edificaciones para que soporten las fuerzas a que se ven sometidas durante un sismo

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Del trabajo guiado, se espera que se:

  • Comprenda el concepto de Sismo resistencia
  • Relacione la simplicidad de formas y volúmenes de un edificio
  • Identifique las condiciones de simetría en un plano de un edificio
  • Comprenda lo que es la rigidez de una edificación sometida a fuerzas externas
  • Entienda mediante qué tipo de componentes se mantiene la continuidad de una construccióN.

INTRODUCCIÓN

Los diseños para una vivienda deben ser elaborados por un arquitecto o ingeniero que tenga conocimiento de sismo-resistencia, pero cada uno de nosotros debe entender los principios con los cuales fueron elaborados los planos, con el fin de que al construir tengamos conciencia de lo que estamos haciendo y no los cambiemos, ya que de esta forma se puede afectar la capacidad que tenga la edificación para resistir los sismos.

La acción de los sismos en las viviendas tiene un carácter destructor, con esta guía, esperamos aportarle conocimientos y criterios para que entienda los diseños, o sea la forma de organizar los espacios y la manera como deben ubicarse los muros portantes en la casa.

Para tener una casa sismo resistente se deben cumplir unas condiciones en cuanto a la colocación de los muros, el grueso de las paredes, si van a ser cargueros, o si son divisorios, la forma de colocar las vigas de amarre, las cintas de culata y cómo lograr la continuidad que estos elementos deben tener al momento de construir para que actúen adecuadamente durante un sismo.

La Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente establece en el capitulo E las condiciones que se deben cumplir al construir casas de uno y dos pisos para que sean Sismo-resistentes.


ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

  Para la mejor comprensión del tema sobre sismo-resistencia le proponemos:

  • Leer detenidamente y analizar los objetivos pues estos son los puntos de partida.
  • Estudiar con atención lo que es la Sismo resistencia.
  • Entender bien lo que es la simplicidad de un diseño
  • Clarificar bien lo que es la simetría, puede preguntarle a personas que estén estudiando bachillerato o a profesores que dicten geometría para que comprenda mejor el tema si es posible
  • Observar las gráficas y entender bien lo que es rigidez
  • Observar la gráfica y aclarar bien lo que es la continuidad.
  • Si a medida que va estudiando los temas de la guía, encuentra palabras que no conoce, consulte el vocabulario incluido al final de esta guía, para aquellas palabras que no encuentre ahí, busque su significado en un diccionario.
  • Responda las preguntas que se le hacen en la evaluación final.

Una vez completado exitosamente todo el proceso, podrá continuar en el nivel siguiente.


DESARROLLO DE TEMAS

1. LA SISMORESISTENCIA

Es una propiedad o atributo de que se dota a una edificación, mediante la aplicación de técnicas de diseño de su configuración geométrica y la incorporación en su constitución física, de componentes estructurales especiales que la capacitan para resistir las fuerzas que se presentan durante un movimiento sísmico, lo que se traduce en protección de la vida de los ocupantes y de la integridad del edificio mismo.

Es una tecnología que diseña y ejecuta procesos constructivos con elementos estructurales, distribuidas previa aplicación de principios básicos como la simplicidad, simetría, resistencia, rigidez y continuidad de las obras, que les permita resistir los usos y las cargas sísmicas a que estarán sometidas durante su vida útil y también a los sismos.

LA COMPOSICIÓN GEOMÉTRICA DEL EDIFICIO
Y SUS EFECTOS SOBRE LA SISMO-RESISTENCIA

Al determinar durante la etapa de diseño, cuál ha de ser la forma geométrica general de la edificación, se debe procurar que esta este conformada por volúmenes de formas simples y dispuestos de manera simétrica respecto de los ejes longitudinal y transversal de la planta.

El lograr que la simplicidad de formas y la simetría de volúmenes sea una característica de la geometría general del edificio, garantiza que los efectos que sobre él causen los posibles movimientos sísmicos a que se puede ver sometido a lo largo de su vida útil, le causen el mínimo daño dado el comportamiento homogéneo que esa configuración confiere a toda la edificación.


 2. LA SIMPLICIDAD

En la figura 1 se aprecia un ejemplo de edificación que involucra simplicidad en su configuración geométrica y por lo tanto su comportamiento ante el sismo será óptimo desde este punto de vista, pues ha sido proyectada como un diseño sencillo que facilita la distribución equilibrada de los muros portantes y evita cualquier forma irregular de la planta.

Se puede finalmente afirmar que todo diseño arquitectónico que contemple los elementos estructurales que hacen resistente una vivienda es válido, por lo tanto la simplicidad recomendada no irá en detrimento de la creatividad artística del arquitecto.

 LA SIMPLICIDAD EN UNA EDIFICACIÓN

Se proyectan diseños sencillos que faciliten la distribución equilibrada de los muros, evitando en lo posible formas irregulares.

La fachada debe ser el resultado de la distribución funcional de los muros interiores.


3. LA SIMETRÍA

Por otra parte en la figura 2 pág se aprecia un diseño en planta que establece una ubicación de las diferentes partes del edificio de tal forma que sus volúmenes se ubican de forma equilibrada respecto de los dos ejes que cruzan la planta.


FIG 2


 4.  ATRIBUTOS DE UN BUEN DISEÑO

El diseño ilustrado tiene los siguientes atributos:

Calcula y prevé el balance de los muros, respecto a la distribución de vanos.

La edificación como un todo y todos los bloques que la conforman son simétricos con respecto a sus ejes.

Equilibra los muros localizando sus vanos, unos frente a otros, para que los desplazamientos en caso de sismo sean uniformes.

Evita los bloques largos y angostos con longitud mayor a 3 veces su ancho.


4.1 LA FORMA

FIG 3

La forma volumétrica de la construcción más recomendable es la FORMA REGULAR, en la cual, tal como se aprecia en la figura 3, el volumen general del edificio se muestra compacto, sin irregularidades en su conformación geométrica, sin salientes o protuberancias, en fin muestra una forma regular que lo habilita para resistir los efectos dañinos que un sismo le pudiera causar si su forma fuera diferente.

 

Por otra parte, FORMAS IRREGULARES en la configuración geométrica general del edificio no son recomendables, es decir, edificaciones compuestas por volúmenes diferentes pero ligados unos a otros, que al ser afectados por el sismo se deforman y reaccionan de manera independiente unos respecto a los otros, no contribuyen al comportamiento homogéneo que es deseable y necesario para que las edificaciones respondan bien ante las fuerzas irregulares que un sismo comunica a la edificación.

Figura 4 no recomendable por su forma.


FIG 4

FORMA IRREGULAR

Formas asimétrica en volumen no son recomendables por lo tanto es importante independizarlos por medio de juntas o separaciones entre los edificios o volúmenes vecinos.

Método de cálculo geométrico de esfuerzos


4.2 LA DISPOSICIÓN DE LOS MUROS

Se debe evitar disponer todos los muros en una misma dirección, pues si bien es cierto que la edificación resultante sería resistente a fuerzas sísmicas que se presenten en la misma dirección en que están localizados los muros, por otra parte la misma edificación resultaría sumamente débil a fuerzas que viniesen en dirección perpendicular al muro, condición en la cual la edificación no tendría capacidad para resistirlas.


 Fig. 5

Inestables en la dirección de la flecha por falta de muros en la otra dirección Figura 5 y 6


Fig. 6


Fig 7

LA SISMORESISTENCIA COMO RESULTADO
DE LA CONSTITUCIÓN FISICA DEL EDIFICIO

La sismo resistencia de una edificación, depende en gran medida tanto del tipo de materiales y componentes que la constituyan, como de la correcta relación entre ellos, es decir, no basta con dotar a la edificación de unos componentes resistentes, es necesario relacionarlos correctamente entre si para que toda la edificación se comporte de manera homogénea ante la presencia de fuerzas provenientes del sismo. A continuación se analizarán algunos aspectos fundamentales para garantizar la sismo resistencia, a partir de las condiciones de relación entre los componentes de la edificación.


4.3 LA UNIFORMIDAD

La uniformidad debe ser una característica de una edificación sismo resistente y se logra mediante el cuidado de que no se presente diversidad de materiales en la constitución de componentes que desempeñan trabajos similares.

Por ejemplo, si los muros de carga son de ladrillo, no deben combinarse con otros vaciados en hormigón o de otro material; si la estructura de soporte es en hormigón reforzado, no deben aparecer algunos elementos de soporte en madera, metal o ladrillo; si la cubierta esta constituida principalmente en madera se debe evitar combinarla con elementos metálicos para realizar el papel de vigas.

Figura 10 pág. 19 La heterogeneidad de materiales en una construcción, facilita el mal comportamiento ante un sismo por la variedad de características y resistencias de los diferentes materiales


5. CÓMO SE LOGRA LA CONTINUIDAD?

La continuidad de la construcción Sismoresistente se da en dos sentidos:

a. Todos los ejes de los muros que conforman los diferentes espacios deben ser, hasta donde sea posible, colineales.

b. Debe conservarse la continuidad entre juntas y pega horizontal de los elementos de mampostería a las vigas, así como verticalidad del muro que integrará a las columnetas.


Fig  9

HETEROGENEIDAD EN MATERIALES da como resultado un mal comportamiento sísmico.


Fig. 10

LO INCORRECTO:

Fig. 11 Muros discontinuos en la vertical

No debe haber muros discontinuos como los que muestra la figura.


Fig. 11

LO CORRECTO:

Fig.12 muros continuos en la vertical

Un muro siempre debe ubicarse o continuar encima del anterior así sea encima de la losa.


Fig. 12

Más sobre  edificios


 6. PUBLICACIONES SOBRE NORMAS TÉCNICAS

La Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica ha publicado " Normas Colombianas para el diseño y construcción sismoresistente" (NSR- 98) de obligatoria aplicación para técnicos, profesionales y entidades que trabajan en la construcción en todo el País.

La" NSR- 98 "incluye un capítulo que trata de requisitos sísmicos para el diseño y construcción de casas de uno y dos pisos, en el cual podrá ampliar los aspectos tratados en esta guía.

El Banco Central Hipotecario publicó una cartilla para construcción sismo - resistente en el área del Departamento del Cauca.

Las Facultades de ingeniería de todo país han hecho sus propias publicaciones.

Este material lo podrá consultar en la biblioteca del Centro de la Construcción del SENA Medellín

Otras normas

Código de Costa Rica


VOCABULARIO

SIMETRIA: Equilibrio, Proporción

RIGIDEZ: Solidez, Fortaleza

VANOS: Espacio sin ladrillos que se deja para colocar puertas o ventanas

UNIFORMIDAD: Igualdad, semejanza

HORMIGON: Mezcla de cemento, arena, triturado y agua.

ESTRUCTURA: Son los elementos que cargan una edificación como columnas vigas muros.

HETEROGENEIDAD: Variedad, diversidad

MONOLITICO: Formación de varias cosas como un todo, en este caso los muros vigas y techo forman un todo en forma de caja.

ENRASE: Ultima hilada de ladrillos en una vivienda.

COLINEALES: Dos cuerpos o componentes que están ubicados en la misma dirección y sobre una misma línea recta.

JUNTAS: Espacios que quedan entre ladrillos para ser llenados con mortero

MORTERO :Mezcla de cemento, arena y agua

MAMPOSTERIA: Obra de construcción hecha con ladrillos o bloques de concreto.

 COLUMNETAS: Espacios que se dejan para formar una especie de columna en un muro y el cual no debe tener menos de 200 cms de área.



BIBLIOGRAFÍA

  • Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismoresistente.  Ley 400 de 1997. Tomo 1 1998

  • Molina Sarria, Alberto. Ingeniería Sísmica. Ediciones Unidas, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia. 1990

  • Minoru Wakabayashi y Martínez Romero, Enrique. Diseño de Estructuras Sismoresistentes. Ediciones Mcgraw-Hill. 1988

  • SENA, Asociación de Ingeniería Sísmica. Manual de Construcciones Menores Sismoresistentes. 1990

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