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OBJETIVOS
GENERAL
Determinar
la
deriva
de
piso
de
una
estructura
.
ESPECIFICO
Conocer
los
daos
que
causa
la
deriva
de
piso
en
una
edificacin
.
Identificar
los
diferentes
factores
empleados
en
la
determinacin
de
la
deriva
de
piso
tanto
del
NEC
como
el
CEC
2000
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FILOSOFA DE DISEO SISMO
RESISTENTE
Prevenir
daos
en
elementos
no
estructurales
y
estructurales,
ante
terremotos
pequeos
y
frecuentes
Prevenir
daos
estructurales
graves
y
controlar
daos
no
estructurales,
ante
terremotos
moderados
y
poco
frecuentes
Evitar
el
colapso
ante
terremotos
severos
que
pueden
ocurrir
rara
vez
durante
la
vida
til
de
la
estructura
.
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Eafooaddsscongudsnaeruuapaq
Presente las derivas de piso,ante dichas cargas, inferiores alas admisibles.
Pueda disipar energa dedeformacin inelstica
Tenga la capacidadpara resistir las
fuerzas especificadaspor esta norma.
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Elevar el nivel de proteccinde estructuras de ocupacinespecial y para las
estructuras esenciales,
Propender a que lasmismas puedan mantenerseoperacionales aun despusde la ocurrencia del sismo
de diseo.
QU
BUSCA LA
FILOSOFA
DE
DISEO?
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Desplazamiento lateral relativocon respecto al pisoconsecutivo, medido en dospuntos ubicados en la mismalnea vertical de la estructura.
Que es laDeriva de Piso
RUGEL BALSECA, Paola Alexandra- SALAZAR VACA Mara Victoria - SILVA, Andrs - SISA PAUCAR, MercyMaribel / hormign ii / DERIVA DE PISO / OCTAVO SEMESTRE A" / ING.JORGE CEVALLOS
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Fuerzas Ssmicas Clculo de las derivasinelsticas mximasde piso
SOLUCIN
El diseador debecomprobar que la
estructura presentaradeformaciones inelsticascontrolables
Puesto que en sismospasados las deflexionesexcesivas han ocasionadoingentes prdidas por daosa elementos estructurales yno estructurales
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Los valores mximos se han establecido considerandoque el calculista utilizar secciones agrietadas
INERCIAS AGRIETADAS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Para vigas (considerando la contribucin de las losas, cuando
fuera aplicable)0,5 Ig
Para Columnas 0,8 Ig
Para muros Estructurales 0,6 Ig
Para el caso de estructuras de mampostera, para muros con
relacin altura total/ longitud mayor a 3 0,5 Ig
Para muros con relacin altura / longitud entre 1,5 y 3 0,5-1,5 Ig
Seccin 2.7.1.2.1 NEC 2011
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Para la revisin de las derivas de piso se utilizar el valorde la respuesta mxima inelstica en desplazamientos Mde la estructura, causada por el sismo de diseo.
Las derivas obtenidas fuerzas laterales de diseoreducidas E sean estticas o dinmicas para cadadireccin de aplicacin de las fuerzas laterales secalcularn para cada piso mediante un anlisis elsticoesttico o dinmico de la estructura.
El clculo de las derivas de piso debe incluir las deflexionesdebidas a efectos traslacionales y torsionales, y los efectos P- .
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CORODLADRVADPSO
DAO DE LAESTRUCTURADesplazamiento
Resistencia LateralDesarrollada
Tabla 2.8. Valoresde M mximos,expresados comofraccin de laaltura de piso
TIPO DERIVA MAXIMA max
Estructura de Hormign Armado 0.02 2%
Estructura Metlicas 0.02 2%
Estructura de Madera 0.02 2%
Estructura de Mampostera 0.01 1%
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Las estructuras distintas a las deedificacin incluyen todas lasestructuras auto-portantes que no sonedificios, las cuales soportan cargasverticales y deben resistir los efectosssmicos, tales como reservorios,
tanques, silos, torres de transmisin,estructuras hidrulicas, tuberas,naves industriales.
Este tipo de estructuras sedisearan para resistir las fuerzaslaterales mnimas, complementadasmediante consideraciones
adicionales especiales aplicables acada tipo de estructura.
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FUERZAS LATERALESLos procedimientos de clculo de
fuerzas laterales ltimas para sistemasestructurales similares a los utilizados
para el caso de edificaciones, deberndisearse como tales.
Para el caso de estructuras rgidas (con
periodos menores a 0.6 s), estas sedebern disear (incluidos sus anclajes)aplicando la fuerza lateral obtenida
mediante la ecuacinV= h ZFa I W
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FACTOR DE REDUCCIN DERESPUESTA PARA ESTRUCTURAS
DIFERENTES A LAS DEEDIFICACINLas fuerzas ssmicas mnimas de diseodescritas en 4.1.3.9 se han establecidopara producir desplazamientos sobremodelos elsticos de estructuras
empotradas en su base, comparables conlos desplazamientos esperados enestructuras reales sometidas al sismo dediseo
Se permite una reduccin de estasfuerzas mediante el factor R cuandoel diseo de este tipo de estructurasse provee de suficiente resistencia yductilidad a las mismas, de maneraconsistente
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VALORES DEL COEFICIENTE DE REDUCCIN DE RESPUESTA ESTRUCTURAL RReservorios y depsitos, incluidos tanques y esferas presurizadas,
soportados medianteColumnas o soportes arriostrados o no arriostrados.
2
Silos de hormign fundido en sitio y chimeneas que poseen paredescontinas desde la cimentacin.
3.5
Estructuras tipo cantilver tales como chimeneas, silos y depsitos
apoyados en sus bordes.
3
Naves industriales con perfiles de acero. 3Torres en armadura (auto-portantes o atirantadas) 3Estructuras en forma de pndulo invertido 2Torres de enfriamiento. 3.5
Depsitos elevados soportados por una pila o por apoyos no arriostrados. 3Letreros y carteleras. 3.5Estructuras para vallas publicitarias y monumentos. 2Otras estructuras no descritas en este documento. 2
Tabla 2.15. Factor de reduccin de respuesta R para estructuras diferentes a lasde edificacin
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El momento torsional dediseo en un pisodeterminado debecalcularse como elmomento resultante de lasexcentricidades entre lascargas laterales de diseo
en los pisos superiores alpiso considerado y loselementos resistentes acargas laterales en elpiso, ms la torsinaccidental (asumiendo elcentro de masasdesplazado).
La masa de cada niveldebe considerarse comoconcentrada en el centro
de masas del piso, perodesplazada una distanciaigual al 5% de la mximadimensin del edificio enese piso, perpendicular ala direccin de aplicacinde las fuerzas laterales
bajo consideracin, conel fin de tomar en cuentalos posibles efectos detorsin accidental, tantopara estructurasregulares como paraestructuras irregulares.
El efecto de estedesplazamiento debeincluirse en ladistribucin delcortante de piso y enlos momentos
torsionales.
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En donde:
prom= promedio de desplazamientos de los puntos extremos de la
estructura en el nivel x.mx= valor del desplazamiento mximo en el nivel x.
Sin embargo, Ax no necesita ser mayor que 3.0
Cuando existe irregularidad torsional, los efectos deben serconsiderados incrementando la torsin accidental en cada nivelmediante un factor de amplificacin Ax, calculado con la
expresin:
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Corresponden a losefectos adicionales, en las
dos direccionesprincipales de laestructura, causados porefectos de segundo ordenque producen unincremento en las fuerzas
internas, momentos yderivas de la estructura, yque por ello debenconsiderarse.
No solo para el clculo de dichosincrementos sino tambin para laevaluacin de la estabilidad estructural
global.
Los efectos P- no necesitan serconsiderados cuando el ndice deestabilidad Qi, es menor a 0.10.
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Qi = ndice de estabilidaddel piso i, es la relacinentre el momento desegundo orden y elementode primer orden.
Pi = suma de la cargavertical total sin mayorar,incluyendo el peso muertoy la sobrecarga por cargaviva, del piso i y de todoslos pisos localizados sobreel piso i
i = deriva del piso i
calculada en el centro demasas del piso.
Vi = cortante ssmico delpiso i
hi = altura del piso iconsiderado
El ndice de estabilidad Qi, para el piso i y en ladireccin bajo estudio, puede calcularse por medio de
la ecuacin:
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El ndice de estabilidad de cualquier piso, Qi, no debeexceder el valor de 0.30. Cuando Qi es mayor que 0.30, laestructura es potencialmente inestable y debe rigidizarse,
a menos que se demuestre, mediante procedimientos msestrictos, que la estructura permanece estable y quecumple con todos los requisitos de diseo sismo-resistenteestablecidos en las normativas de diseo en hormignarmado, estructuras de acero, madera o mampostera,acordes con la filosofa de diseo de la presente norma.
Para considerar el efecto P- en la direccin bajoestudio, y cuando se cumple que 0.1
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Evitar el golpeteo entreestructuras adyacentes, oentre partes de la estructuraintencionalmente separadas,debido a las deformaciones
laterales.
Los sistemas de entrepiso decada una de las partes
intencionalmente separadasde las estructuras, o deestructuras adyacentes, nocoinciden a la misma cota dealtura.
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Esta consideracinobedece a criteriosde carctereconmico.
Cuantificacinde separacin
mxima 50% del valor deseparacin mxima
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Todos los elementos de la estructura debendisearse y construirse para que acten comoun solo esquema estructural a efectos deresistir el sismo de diseo.
De no coincidir los sistemas
estructurales a la misma cota, ladistancia mnima de separacin serel promedio de los valores absolutosde los desplazamientos mximoshorizontales inelsticos DM, paracada una de las partes de laestructura que se desee actenseparadamente. Si las cotas de los entrepisos
coinciden, la separacin mnimaser la mitad del valor absolutodel desplazamiento mximohorizontal inelstico DM de una
de las partes, el msdesfavorable.
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Cuando ya exista una estructura vecinaen la cual previamente se haya dejado
una separacin con respecto al linderodel terreno, y cuyas cotas de losdiferentes entrepisos coincidan con lasde los entrepisos de la estructura pordisearse, la nueva estructura debesepararse de la existente a unadistancia de:
=
+ .
Sin embargo, en el caso de que lascotas de los entrepisos de laestructura vecina no coincidan conlas de la estructura por disearse,la distancia mnima de separacindeber ser:
= +.separacin
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Cuando ya exista una estructura vecina en la cual no existe unaseparacin con respecto al lindero del terreno, y no se conozcansus desplazamientos mximos, la nueva estructura debe
separarse de la existente una distancia igual a:
Si por el contrario, las cotas de los entrepisos de laestructura vecina no coinciden con las cotas deentrepisos de la estructura nueva, la distancia mnima
de separacin requerida ser el doble del valordescrito en este numeral, para el caso decoincidencia de cotas de entrepisos.
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Cuando no se hayaconstruido aun en el
terreno colindante, yla reglamentacinurbana permitaconstruir estructurasadosadas, en aquellos
pisos en los cuales serequiere adosamiento,la estructura debesepararse del linderodel terreno unadistancia igual a lamitad deldesplazamiento mximohorizontal inelsticoM del ltimo piso.
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M= 0.75 R E
DONDE:
R= Factor dereduccin deresistencia ssmica
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VALORES DEL COEFICIENTE DE REDUCCIN DE RESPUESTA ESTRUCTURAL R SISTEMAS ESTRUCTURALES DCTILESSISTEMAS DUALES
Prticos espaciales sismo-resistentes, de hormign armado con vigas descolgadas, con muros estructurales dehormign armado o con diagonales rigidizadoras, sean de hormign o acero laminado en caliente 7
Prticos de acero laminado en caliente con diagonales rigidizadoras (excntricas o concntricas) o con muros
estructurales de hormign armado7
Prticos con columnas de hormign armado y vigas de acero laminado en caliente con diagonales rigidizadoras
(excntricas o concntricas)7
Prticos espaciales sismo-resistentes, de hormign armado con vigas banda con muros estructurales de hormign
armado o con diagonales rigidizadoras6
Prticos resistentes a MomentosPrticos espaciales sismo-resistentes, de hormign armado con vigas descolgadas 6
Prticos espaciales sismo-resistentes, de acero laminado en caliente o con elementos armados de placas 6
Prticos con columnas de hormign armado y vigas de acero laminado en caliente 6
Otros Sistemas Estructurales para Edificaciones
Hormign armado con secciones de dimensin menor a la especificada en el captulo 4, limitados a 2 pisos 5
Estructura de acero conformado en frio, aluminio, madera, limitados a 2 pisos 5
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VALORES DEL COEFICIENTE DE REDUCCIN DE RESPUESTA ESTRUCTURAL R SISTEMASESTRUCTURALES DE DUCTILIDAD LIMITADA
PRTICOS RESISTENTES A MOMENTO
Hormign Armado con secciones de dimensin menor a la especificada en el captulo
4, limitados a 2 pisos3
Estructura de acero conformado en frio, aluminio, madera, limitados a 2 pisos 3
MUROS ESTRUCTURALES PORTANTES
Mampostera no reforzada, limitada a un piso 1
Mampostera reforzada, limitada a 2 pisos 3
Mampostera confinada, limitada a 2 pisos 3
Muros de Hormign Armado, limitados a 4 pisos 3
NEC
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M = R E
DONDE:R= Factor dereduccin deresistencia ssmica
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VALORES DEL COEFICIENTE DE REDUCCION DE RESPUESTA ESTRUCTURAL RSISTEMA ESTRUCTURAL R
Sistemas de prticos espaciales sismo-resistentes, de hormign armado con vigas descolgadas ode acero laminado en caliente, con muros estructurales de hormign armado(sistemas duales). 12
Sistemas de prticos espaciales sismo-resistentes, de hormign armado con vigas descolgadas o
de acero laminado en caliente.10
Sistemas de prticos espaciales sismo-resistentes, de hormign armado con vigas banda y
muros estructurales de hormign armado(sistemas duales).
10
Sistemas de prticos espaciales sismo-resistentes, de hormign armado con vigas descolgadas y
diagonales rigidizadoras.*10
Sistemas de prticos espaciales sismo-resistentes de hormign armado con vigas banda y
diagonales rigidizadoras. *.9
Sistemas de prticos espaciales sismo-resistentes de hormign armado con vigas banda. 8Estructuras de acero con elementos armados de placas o con elementos de acero conformadosen fro. Estructuras de aluminio.
7
Estructuras de madera 7
Estructura de mampostera reforzada o confinada 5
Estructuras con muros portantes de tierra reforzada o confinada 3
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FACTOR DE REDUCCIN DERESISTENCIA SSMICA R
Es el factor de reduccin de respuesta estructural, tomndose elmenor de los valores para el caso en el cual el sistema resistenteestructural resulte en una combinacin de varios sistemas.
Podr aplicarse en el clculo del cortantebasal siempre y cuando la estructura seadiseada cumpliendo con todos los requisitosde diseo sismo resistente
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Se calcula en base a tres tipos de sismos as: Sismos Tectnicos Sismos Volcnicos Sismos por Deslizamiento
Son las mas peligrosas producidas por fallasgeolgicas las cuales son productos de lainundacin de la placa ocenica dentro de laplaca continental.
Cuando la deformacin es insostenible seproduce la rotura de rocas con gran liberacinde energa en forma de ondas que se mueven atravs de la Tierra en todas las direcciones.
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Son productos de erupciones yson de baja intensidad, pero porla energa que sale por el crterpuede activar una falla geolgica.
Escala de Mercaly 0-12.-
se da la vuelta el suelo concero probabilidades derecuperar el suelo y lasvidas humanas.
Mientras mas profundo sea el sismo
menor es el dao en la superficie as:14Km de profundidad = SismoSuperficial.
200Km de profundidad = SismoProfundo.
SSMVOCNCO
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Deslizamiento masivo alhundimiento que puedeproducir sismos de bajasintensidades locales.
SISMO PORDESLIZAMIENTO
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Donde:
I = Factor de ImportanciaSa = Aceleracin Espectral correspondiente al espectro desecuencia elstico para el diseo.R = Factor de Reduccin de respuesta estructural.p, E = Factores de Reduccin estructural en planta y enelevacin.W = Carga Relativa
Segn el NEC
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Donde:
Z = Factor de la Zona SismicaI = Factor de la importancia de la construccion del edificio.C = Factor que combina el tipo de suelo con el periodo de vibracin
del pisoR = Factor de Reduccin de respuesta estructural.p, E = Factores de Reduccin estructural en planta y enelevacin.W = Carga Relativa
Segn el CEC
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La deriva de piso es la deformacin relativa que sufre un piso enparticular por la accin de una fuerza horizontal.
Se calcula restando del desplazamiento del extremo superior elextremo inferior del piso.
No est reglamentado cual es la deriva mxima que puedeexperimentar un edificio; lo que s est determinado es que elndice de deriva , es decir , la relacin entre la deriva la alturade piso no debe ser mayor al 1% para el caso prticos de
concreto o de acero
Este lmite protege a los elementos no estructurales frgilesque se veran muy afectados en un sismo si la estructura esmuy flexible
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