PAUTA CERTAMEN III DE

INGENIERÍA SÍSMICA

1. ¿Qué se entiende en el caso de riostras restringidas al pandeo por “Factor de Ajuste de Compresión (β)?

Es la razón entre la máxima fuerza en compresión y la máxima fuerza de tracción obtenida de los ensayos calificados de riostras restringidas al pandeo.

Este factor considera la sobre resistencia en compresión con respecto a la tracción de la riostra.

2. ¿Qué ventajas e inconvenientes cree usted que presentan las riostras restringidas

al pandeo? VENTAJAS: - Se restringe el pandeo local y global del miembro de acero.

- Permite grandes deformaciones inelásticas. - Gracias a que se restringe el pandeo y por lo tanto la degradación de rigidez asociada, los BRBF presentan mayor ductilidad y absorción de energía que los SCBF - Ciclos de disipación de energía estables en tracción y compresión Equivale a decir que presentan un comportamiento isotrópico.

DESVENTAJAS: - Se necesita hacer ensayos cíclicos calificados de las riostras (po

lo menos 2 ensayos exitosos). - No se permiten arriostramientos en X ni en K. - Son de mayor costo podría eventualmente tener que pagarse

una licencia.

3. ¿Cuál es la diferencia entre el momento probable y el momento plástico en una

unión que debe verificarse por capacidad? Indique cual es mayor. Justifique su respuesta.

El momento plástico es el momento necesario para que fluyan todas las fibras de la

sección. Se calcula como Mp = Z·Fy, donde Z es el módulo plástico de la sección y Fy es el mínimo esfuerzo de fluencia especificado. El momento probable es el momento calculado considerando el límite de fluencia probable (RyFy) y endurecimiento del acero (1,1). Se obtiene de Mpr = 1.1·Ry·Z·Fy, donde Ry es la razón entre el esfuerzo de fluencia esperado y el mínimo esfuerzo de fluencia especificado.

Al considerar endurecimiento del acero el momento probable es mayor que el

momento plástico. Es por esto que para verificar por capacidad una sección se utiliza el momento probable ya que entrega esfuerzos de corte mayores en las caras de la unión.

4. ¿Cómo se consigue que un marco enrejado tenga un comportamiento dúctil?

Justifique su respuesta. Diseñando para que la disipación de energía ocurra en el segmento especial de la viga

enrejada. Se debe detallar el segmento especial y diseñar por capacidad las secciones fuera de éste para que permanezcan elásticas. Para esto una vez obtenida la resistencia nominal de los elementos del segmento se diseña el resto de los miembros fuera de éste para las combinaciones de cargas gravitacionales y laterales necesarias para alcanzar el corte nominal del segmento especial.

5. ¿Qué diferencia tiene el comportamiento sísmico de un marco rígido del

comportamiento sísmico de un marco arriostrado concéntricamente? El marco rígido concentra la respuesta inelástica en la unión viga-columna. Además

son las uniones las encargadas de controlar las deformaciones laterales. En cambio, en los marcos arriostrados concéntricamente el principal mecanismo de disipación de energía es el pandeo de las riostras. Éstas además aportan rigidez lateral al marco y ayudan a controlar las deformaciones. El marco arriostrado concéntricamente, por la modalidad de falla en pandeo de las riostras exhibe menor ductilidad pero es mas rígido, es decir permite controlar las deformaciones. 6. ¿Por qué es necesario introducir una excentricidad accidental en el análisis

sísmico de edificios? ¿Cómo modifica el análisis? R:

La torsión accidental es una simplificación en el modelo de análisis, que permite incluir las incertezas en la posición de las fuerzas de inercia, producto de diversas situaciones, como por ejemplo:

• Distribución no uniforme de la carga viva. • Tolerancia en las dimensiones de los elementos. • Variaciones de resistencia en los distintos elementos estructurales. • Rigidez de elementos no estructurales. • Errores de fabricación, construcción y/o montaje. • Errores de proyecto. • Comportamiento rotacional del movimiento sísmico.

La manera de introducir en el análisis las incertezas mencionadas es mediante una excentricidad accidental, que en la normativa se asocia a la mayor dimensión transversal del edificio.

• Si el análisis es un Análisis Estático, lo que se hace es incorporar la aplicación de un momento torsor con una excentricidad de:

0,10 * *

0,10 * *

k

k

Zekx bky

HZ

eky bkxH

= ±

= ±

• Si el análisis es un Análisis Modal Espectral, se tienen las siguientes alternativas:

1. Desplazar transversalmente el centro de gravedad en la cantidad ekx para el sismo en dirección x y eky para el sismo en dirección y:

0,05 *

0,05 *

ekx bky

eky bkx

= ±= ±

Aplicar momentos de torsión estáticos en cada nivel, de la misma

forma estipulada para el análisis estático en el punto anterior.

7. ¿Cuál es la diferencia entre aislamiento en la base y control sísmico? ¿Cuál es la diferencia entre un aislador y un amortiguador?

R: El aislamiento en la base cumple con la función de independizar (aislar) a la estructura del movimiento del suelo y por ende reducir las solicitaciones y requerimientos a nivel estructural, la idea de estos sistemas es obtener una estructura-mecanismo que presente periodos largos, poco sensibles a los periodos de un sismo. En control sísmico se refiere a una concepto mas general que permite incluir, por ejemplo, dispositivos de aislación y amortiguadores en otros niveles, uso de dispositivos inerciales o mediante materiales inteligentes.- El Aislador es un dispositivo de baja rigidez que se intercalan entre la fundación, el edificio y como su nombre lo dice aísla el edificio movimiento debido a su baja rigidez (Mecanismos de piso blando, Sistemas de rodamientos.). El Amortiguador es un mecanismo que disipa energía y pueden ser de histéresis, viscosos, Mecanismos de control activo, etc.

Por lo tanto la diferencia evidente entre el aislador y el amortiguador es que el aislador independiza de cierta manera a la estructura de la dinámica del suelo y el amortiguador disipa energía del sismo con el fin de que la estructura tenga una fracción menor de energía a disipar y absorber.

8. ¿Qué limitaciones tiene el Método Estático propuesto en la Nch433? R:

La norma indica que los métodos estáticos están limitados a:

� Todas las estructuras de las categorías C y D ubicadas en la zona sísmica 1.

� Todas las estructuras de no más de 5 pisos y de altura no mayor a 20 m. � Las estructuras de 6 a 15 pisos cuando satisfagan las siguientes

condiciones para cada dirección de análisis:

I. Los cuocientes entre la altura total H del edificio, y los períodos de los modos con mayor masa traslacional equivalente en las direcciones de análisis “x” e “y”, Tx, Ty, respectivamente, deben ser iguales o superiores a 40 m/s

II. El sistema de fuerzas sísmicas horizontales del método estático debe

ser tal que los esfuerzos de corte y momentos volcantes en cada nivel no difieran en más de 10% respecto del resultado obtenido mediante un análisis modal espectral con igual esfuerzo de corte basal.

9. ¿Para qué se define un corte basal mínimo?¿De qué depende? R:

Al aumentar el período el corte disminuye pues el espectro disminuye, para evitar usar valores muy bajos se establece el corte mínimo. Se define un corte basal mínimo con el fin de asemejar dicho valor a los utilizados en la práctica tradicional de la ingeniería basada en métodos estáticos, además de fijar un margen de seguridad mínimo para aquellas estructuras flexibles que son afectadas abajos niveles por un sismo.

El corte basal mínimo según Nch433of96 viene dado por:

0

6A I P

Qmíng

⋅ ⋅=⋅

Es decir depende de la aceleración máxima del suelo (Ao) de la importancia de la estructura (I) y del peso Sísmico de la estructura sobre el nivel basal (P)

10. ¿Cómo se considera los elementos secundarios en el diseño sismorresistente? R:

El diseño sismorresistente de elementos secundarios tiene por objetivo establecer requerimientos para el diseño y anclaje de elementos que sin ser parte de la estructura sismorresistente del edificio deben ser diseñados, incluyendo la interacción que tienen con la estructura resistente, tomando para ello en consideración el uso del edificio y la necesidad de continuidad de operación del mismo.

Para el diseño sismorresistente de elementos secundarios se deben considerar fuerzas sísmicas actuando en conjunto con otras solicitaciones, una componente horizontal dada más adelante y una componente vertical de ±0,67*Ao*Pp/g . En la determinación de la fuerza sísmica horizontal se tienen dos alternativas, la elección del método a aplicar depende del peso total del elemento con respecto al peso sísmico del piso en que se encuentran ubicados de la siguiente manera:

• Si el peso es menor al 20% del P.S. del piso los elementos se pueden diseñarse con:

F = (FK/PK)·KP·CP·KD·PP

• De otro modo usar : F= QP·CP·KD

La elección de los coeficientes depende de la categoría del edificio (factor de

desempeño), los períodos del modo fundamental de vibración del elemento secundario y del período con mayor masa traslacional equivalente del edificio en la dirección en que pueda entrar en resonancia con el elemento secundario.