CRITERIOS BASICOS PARA EL PLANEAMIENTO ESTRUCTURAL
Al determinar durante la etapa de diseño, cuál ha de ser la forma geométrica general de la edificación, se debe procurar que ésta esté conformada por volúmenes de formas simples y dispuestas de manera simétrica con respecto a 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.
El buen comportamiento sísmico de una edificación de uno y dos pisos depende, en gran parte, de que en su planeamiento estructural se sigan 9 algunos criterios generales apropiados, entre los cuales los más relevantes se indican a continuación:
SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA
El sistema de resistencia sísmica para las casas debe garantizar un comportamiento adecuado, tanto individual como de conjunto, ante cargas verticales y horizontales. Esto se logra por medio de los siguientes mecanismos:
(a) Un conjunto de muros estructurales, ya sean muros de carga o muros de rigidez, dispuestos de tal manera que provean suficiente resistencia ante los efectos sísmicos horizontales en las dos direcciones principales en planta, teniendo en cuenta sólo la rigidez longitudinal de cada muro.
Los muros estructurales sirven para resistir las fuerzas laterales paralelas a su propio plano, desde el nivel donde se generan hasta la cimentación. Los muros de carga soportan además de su propio peso, las cargas verticales debidas a la cubierta y a los entrepisos si los hay.
Los muros de rigidez sólo atienden como carga vertical su propio peso.
(b) Un sistema de diafragmas que obligue al trabajo conjunto de los muros estructurales, mediante amarres que transmitan a cada muro la fuerza lateral que deba resistir. Los elementos de amarre para la acción de diafragma se deben ubicar dentro de la cubierta y los entrepisos.
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.
LA SIMETRÍA
Es 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.
Simetría respecto a 2 ejes
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 asimetría tiende a concentrar esfuerzos
RIGIDEZ
La rigidez se confunde con resistencia, pero son dos conceptos diferentes, en tanto la resistencia es la capacidad de carga que puede soportar un elemento estructural antes de colapsar, la rigidez mide la capacidad que un elemento estructural tiene para oponerse a ser deformado.
Se dice que un cuerpo es más rígido cuanto mayor sea la carga que es necesario aplicar para alcanzar una deformación dada. Analíticamente la rigidez de un elemento se expresa mediante el cociente entre la carga y la deformación que esta produce
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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.
LA FORMA
La geometría de la edificación debe ser sencilla en planta y en elevación, deben realizarse:
· Construcciones que tengan geometría sencilla en planta
· Construcciones que tengan geometría sencilla en elevación
FIGURA 3
La forma volumétrica de la construcción más recomendable
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.
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 asimétricas en volumen no son recomendables; por lo tanto es importante independizarlos por medio de juntas o separaciones entre los edificios o volúmenes vecinos
DISPOSICIÓN DE MUROS ESTRUCTURALES
Debido a que los muros individualmente resisten principalmente las cargas laterales paralelas a su plano, es conveniente la colocación de muros en dos direcciones ortogonales en planta. La longitud de los muros en las dos direcciones debe ser aproximadamente igual. Debe tenerse especial cuidado cuando el entrepiso trabaja en una dirección, por la tendencia a colocar muros de carga en una sola dirección, caso en el cual es necesario utilizar un número suficiente de muros de rigidez en la dirección ortogonal.
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.
Inestable en la dirección de la flecha por falta de muros en la otra dirección.
Disposición de muros RECOMENDABLE, muros perpendiculares entre sí.
DIMENSIONES MODULARES
La capacidad mecánica de los muros estructurales depende principalmente de la calidad de los materiales y de la mano de obra. El uso de piezas enteras permite mejorar la calidad de la obra, racionaliza el uso de los materiales y conserva la integridad de los elementos.
Las dimensiones en longitud elevación de los muros y vanos, deben tener coordinación modular con las piezas empleadas.
RESISTENCIA PERIMETRAL
Para resistir los efectos de la torsión en planta es conveniente tener elementos resistentes en el perímetro del edificio, es decir, ubicar elementos resistentes al sismo en las fachadas del edificio.
Cuanto más alejado del centro de rigidez de la planta se ubique un elemento, mayor es el brazo de palanca respecto a ese centro, y mayor será el momento resistente que pueda generar. Para este efecto la planta más eficiente es la planta circular, aunque otras formas funcionan satisfactoriamente. Siempre es conveniente colocar elementos resistentes al sismo en el perímetro, para resistir corte directo y la torsión.
LA SISMO RESISTENCIACOMO RESULTADO DE LA CONSTITUCIÓN
FÍSICA 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 sí 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
LA UNIFORMIDAD
La uniformidad debe ser una característica de una edificación sismo resistente y se logra cuidando 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 está constituida principalmente en madera, debe evitarse su combinación con elementos metálicos que cumplir el papel de vigas.
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.
HETEROGENEIDAD EN MATERIALES,
Da como resultado un mal comportamiento sísmico.
FIG 9
CONTINUIDAD
Tanto la efectividad de los amarres en los diafragmas, como el trabajo de conjunto, se ven afectado por la continuidad vertical y horizontal de los muros estructurales.
Continuidad vertical – Cada muro se considera estructural, si es continuo desde la cimentación hasta el diafragma superior conformado por la cubierta.
A partir del diafragma en el que el muro pierda continuidad vertical en más de la mitad de su longitud horizontal, el muro dejar de considerarse estructural.
Continuidad horizontal - Hay continuidad horizontal cuando los muros estructurales están alineados horizontalmente al menos conformando parejas.
Cuando no exista alineamiento horizontal, el amarre del muro al nivel de los diafragmas debe llevarse hasta los amarres transversales adyacentes
Debe existir aproximadamente la misma longitud de muros en las dos direcciones perpendiculares de la vivienda. Esto se debe a que las fuerzas del sismo se pueden presentar en cualquier dirección. Cuando la vivienda tiene dos pisos es necesario que los muros que cargan el techo sean una continuación de los muros del primer piso que se apoyan sobre la cimentación.
LO INCORRECTO:
Fig. 11 muros discontinuos en la vertical.
No debe haber muros discontinuos como los que muestra la figura.
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.
