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8/17/2019 04 - Decálogo de la ingenieria
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CORTESIA: INGECONCRETO LTDA.
ING. JESUS HUMBERTO ARANGO
DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
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CONTENIDO
• Conceptos básicos
• Construcción Sismo-Resistente• Características fundamentales de una
edificación (Decálogo de la sismo-resistencia)
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AMENAZA SISMICA
Es la probabilidad de que ocurra unsismo en un sitio en un periodo de
tiempo con una magnitud determinada
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VULNERABILIDAD SISMICA
Es la cuantificación del buen o malcomportamiento que tendrán las
construcciones cuando se presenta un sismo.
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RIESGO SISMICO
Es la probabilidad de pérdida de vidas humanas o pérdidas materiales irreparables por la ocurrenciade un sismo en un sitio y tiempo determinados.
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R = f ( A x V ) R = Riesgo SísmicoA = Amenaza Sísmica
V = Vulnerabilidad Sísmica
RIESGO SISMICO
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La Amenaza existe, la Vulnerabilidad la puedo afectar mediante una construcciónsismo-resistente, por lo tanto disminuyoel Riesgo
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¿Qué es una construcción
Sismo-Resistente?
Es la construcción que tiene lacapacidad de resistir temblores sin que se presenten daños graves opérdida de vidas humanas.
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La capacidad de resistir los temblores seobtiene dotando a la construcción de
unas características fundamentales que
están establecidas en detalle en lasNormas de Diseño y Construcción
Sismo-Resistente NSR-10 de obligatorio
cumplimiento.
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RESUMEN SIMPLIFICADO DELAS CARACTERÍSTICAS
FUNDAMENTALES DE UNACONSTRUCCIÓNSISMO-RESISTENTE
Á
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DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
10 Fijación de elementos no estructuralesCapacidad de absorber y disipar energía9
8 Buena calidad en la construcción7
Materiales
competentes
Sistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5
4 Estabilidad global
3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1
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FORMA REGULAR
1
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• Construcciones que tengan geometríasencilla en planta
• Construcciones que tengan geometríasencilla en elevación
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PLANTAS SENCILLAS
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PLANTAS COMPLEJAS
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ELEVACIONES SENCILLAS
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ELEVACIONES COMPLEJAS
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MATRIZ DE FORMA DE EDIFICIOS
Plano
horizontalPlanovertical
Planta sencilla Planta compleja
Elevación sencilla
Elevación compleja
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GEOMETRIA COMPLEJA
SISMO RESISTENTE
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Con geometría sencilla se obtiene
un mejor comportamiento en lossismos
DECÁLOGO
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DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
Forma regular1
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PESO LIVIANO
2
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Movimiento
F = m a
La masa la pone el edificio
La aceleración la poneel sismoFuerza inercial
Sismo Mientras más liviana laconstrucción menor fuerzasísmica debe resistir
DECÁLOGO
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DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
Peso liviano2Forma regular1
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ALTA RIGIDEZ
3
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Estructura flexible Estructura rígida
A mayor rigidez menor movimiento y menor daño
DECÁLOGO
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DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1
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ESTABILIDADGLOBAL
4
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• Volcamiento
• Deslizamiento• Golpeteo (colindancia)
Altos factores de seguridad contra:
b
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V1
Vn
V2
Vi
b2
hi
W
W*(b/2)
(Vi * hi )FS-vol = 2
Volcamiento
Cimentacionessuperficiales
(suelos duros)
b
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b2
W
Cimentacionessuperficiales
(suelos blandos)
cv
cs
Volcamiento
b
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b2
W
Cimentacionessuperficiales
(suelos blandos)
cs +cv
qo 2.0
Volcamiento
cs +cv
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Cimentacionesprofundas
w
cv
Volcamiento
cs +f s
2.0cv
+ cs
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w
Deslizamiento
cs
Vi
Vn
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w
cs
Vi
Vn
* Wcs
1.5
Deslizamiento
l
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Deslizamiento
( Vi * hi) + W * le + VS * hS + WS * ls
1.5 f s * rhSw
vs
ws
Vi
le
ls
hi
Vn
r
f s
O
Golpeteod1 d
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Golpeteo
A
B
C
d1 d2
Nivel j
Nivel k
d1 tot ,j + tot,jA B
d2 tot ,k + tot,kB C
G l t
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d
tot tot 21
Golpeteo
G l t
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d
Golpeteo
tot tot 21
DECÁLOGO
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DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
4 Estabilidad
global
3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1
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COMPATIBILIDAD CON ELSUELO DE CIMENTACIÓN
5
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• Efecto del suelo en la respuesta (amplificación)
• Interacción suelo estructura
• Potencial de licuación
Debe realizarse un diseño integral deestructura - cimentación – suelo
que considere los siguientes aspectos:
Efecto del s elo en la
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ROCA
SUELO
ESTRUCTURA
CIMENTACIÓN
Efecto del suelo en larespuesta sísmica
S ( )Amplificación de la onda sísmica en el suelo
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ROCA
SUELO
Sa (g)
T (s)
ZONA DE
AMPLIFICACIÓN
ESPECTRO DERESPUESTA DE
ACELERACIONES
MAPA DE MICROZONIFICACIONSISMICA DE MEDELLIN
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INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA
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N CC ÓN SU O S UC U
SUELO
ESTRUCTURA
CIMENTACIÓN
Compatibilidad de deformaciones
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suelo - cimentación
Presión de contactouniforme
max > adm
max
Incompatibilidad de deformacionesl i ió
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Presión de contacto nouniforme
max > adm
max
suelo - cimentación
Incompatibilidad de deformacionesl i t ió
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Presión de contacto nouniforme
max > adm
max
suelo - cimentación
DECÁLOGO
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DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
Compatibilidad con el suelo de cimentación54 Estabilidad
global
3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1
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SISTEMA ESTRUCTURALAPROPIADO
6
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Un sistema estructural es un conjunto deelementos dispuestos y ensamblados de
manera que pueden resistir y transmitir las
cargas impuestas.
Elementos componentes de un
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Elementos componentes de unsistema estructural
• Elementos horizontales
Vigas
Losas o diafragmas
• Elementos verticales
Columnas
Muros
• Elementos diagonales
Sistemas estructurales aceptados en
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Sistemas estructurales aceptados enla NSR-10
• SISTEMA DE PORTICOS
Concreto Reforzado
Acero
•
SISTEMA DE MUROS Concreto Reforzado
Mampostería estructural
Pórticos arriostrados
• SISTEMA MIXTOMuros + pórticos no arriostrados
Pórticos no arriostrados + pórticos arriostrados
Sistema estructural de pórticos
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p
Columna
Viga
Diafragma rígido(losa)
SISTEMA DE PÓRTICOS
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SISTEMA DE PÓRTICOS
Sistema estructural de muros
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Muro longitudinal Muro transversal
Diafragma rígido(losa)
SISTEMA DE MUROS
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SISTEMA DE MUROS
SISTEMAS DE MUROS
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Muro deconcreto
Pórticoarriostrado
Muro demampostería
SISTEMAS ESTRUCTURALES (NSR-10)
Ó• COMBINADO
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• PÓRTICO • MUROS• DUAL
CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL
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Los elementos estructurales debenser distribuidos estratégicamente para resistir los efectos de las fuerzas
conformando sistemas estructuralesapropiados evitando las siguientessituaciones:
CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL
SE DEBE EVITAR
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Asimetrías que incrementen los efectos
de torsión
e
CMCRex
CMCR
ey
SE DEBE EVITAR
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Cambios bruscos de rigidez y resistencia
SE DEBE EVITAR
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Cambios bruscos de rigidez y resistencia
SE DEBE EVITAR
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Columnas cortas
Di ib ió D l i dSE DEBE EVITAR
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Distribución
irregular de la masa
Desplazamiento de
elementos
SE DEBE EVITAR
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Desplazamiento del plano de acción
SE DEBE EVITAR
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Sistemas no paralelos
SE DEBE EVITAR
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Diafragmas flexibles
CM
SE DEBE EVITAR
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CM
Diafragmas flexibles
CM
SE DEBE EVITAR
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GRANDES VOLADIZOS
SE DEBE EVITAR
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COMPONENTEVERTICAL DEL SISMO
GRANDES VOLADIZOS
SE DEBE EVITAR
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GRANDES VOLADIZOS
COMPONENTEVERTICAL DEL SISMO
SE DEBE EVITAR
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GRANDES VOLADIZOS
COMPONENTEVERTICAL DEL SISMO
SE DEBE EVITAR
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GRANDES VOLADIZOS
COMPONENTEVERTICAL DEL SISMO
DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
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Sistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5
4
Estabilidad
global
3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1
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MATERIALESCOMPETENTES
7
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNACEPTADOS POR LA NSR-10
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ConcretoReforzado
Muros de mampostería reforzada
Muros de mampostería confinada
Acero Aluminio
Madera
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNNO APROBADOS
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ConcretoSimple
Tapia
Muros sin refuerzo
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7 Materiales competentesSistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5
4
Estabilidad
global
3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1
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BUENA CALIDAD DECONSTRUCCION
8
Realizada con prácticas adecuadas
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p
Cumpliendo estrictamente con los
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pplanos de diseño
C li d l ifi i d i t i
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Cumpliendo las especificaciones de resistencia y
calidad de los materiales empleados
Haciendo una estricta supervisión técnica
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Haciendo una estricta supervisión técnica
DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
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8 Buena calidad
en
la
construcción
7 Materiales competentesSistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5
4 Estabilidad global
3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1
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CAPACIDAD DE ABSORBERY DISIPAR ENERGÍA
9
CONCEPTOS DE DUCTILIDAD
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Ductilidad =Dy
DuDy Du D
P
CONCEPTOS DE DUCTILIDAD
P
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Py
Dy
Pu
Du
Ductilidad =Dy
Du
D
DUCTILIDAD GLOBAL
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Ductilidad
Global
DY
DU
DY
DU
DY
DU
DU
DY
DUCTILIDAD LOCAL cu c
D tilid d dfu
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Rf
Acero a compresión
Acero a tracción
GrietaEje neutro
su y
fy
f
u
Ductilidad decurvatura
fu
fy
Ductilidad delacero
su y
=
=
CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACEROY CONCRETO
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Acero grado 40
Acero grado 60
Concreto
CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACEROY DEL CONCRETO
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Energía disipada
Acero
Concreto
EFECTO DEL CONFINAMIENTO EN LARESISTENCIA Y DUCTILIDAD DEL CONCRETO
20
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Deformación (in/in)
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
4
8
12
164090 psi
2010 psi
1090 psi
550 psi
Presión de fluido
de confinamiento
Resistencia no confinada 25.2 N/mm²
CONFINAMIENTO
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Aros cuadrados Hélice
Concreto noconfinado
Concreto noconfinado
CONFINAMIENTO
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Formas de colocación de estribos
CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DELCONCRETO
Concreto confinado
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Concreto confinado
Concreto inconfinado
MECANISMOS DE COLAPSO ENESTRUCTURAS DE PORTICOS
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Du
ColumnaFuerte
Vigadébil
MECANISMOS DE COLAPSO ENESTRUCTURAS DE PORTICOS
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Du Columna
débil
Vigafuerte
MECANISMOS DE COLAPSO ENESTRUCTURAS DE PORTICOS
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D1
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D
P
P1
D2
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Dy Du D
P
P2
Dy
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Dy D
P
Py
D3
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Dy D
P
P3
D4
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Dy D
P
P4
D5
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107/128
Dy D
P
P5
Du
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Dy Du D
P
Pu
P
Pu
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Dy Du D
Energía disipada
Py
Energía absorbida
CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA
DES CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA Fuerza
Fuerza
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DMO CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA
DMI CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA
Deflexión
Fuerza
Deflexión
Fuerza
Deflexión
Deflexión
Capacidad de disipación de energia en el rango inelástico
Energía disipada en un ciclo de histeresis
DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
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Capacidad de absorber y disipar energía98 Buena calidad
en
la
construcción
7 Materiales competentesSistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5
4 Estabilidad global
3 Alta rigidezPeso liviano2 Forma regular
1
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FIJACION Y SEPARACION
ADECUADA DEELEMENTOS NO
ESTRUCTURALES
10
Elementos no estructurales
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Muros divisorios , fachadas, ventanería,redes, enchapes y en general todo lo que no
forme parte del sistema estructural.
Deben ser diseñados y fijados a la estructura sinque modifiquen su comportamiento ni se dañen
excesivamente.
ELEMENTO NO ESTRUCTURAL
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Son elementos que nohacen parte de la estructuradel edificio .
Pero si pueden modificar elcomportamiento de ésta.
TIPOS DE ELEMENTOS NOESTRUCTURALES
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•Acabados y elementos arquitectónicos
•Instalaciones hidráulicas, sanitarias,
eléctricas y de gas•Equipos mecánicos
•Instalaciones especiales
ACABADOS Y ELEMENTOSARQUITECTÓNICOS
•Muros de fachada
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•Muros de fachada
•Muros interiores
•Cielo rasos
•Enchapes de fachada
•Aticos, parapetos y antepechos
•Vidrios
•Paneles prefabricados de fachada
•Columnas cortas o columnas cautivas
Muros de fachada
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Deben diseñarsepara que sus
componentes no secaigan ni se
disgreguen.
TEATRO BOLIVAR(Armenia)
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Muros interiores
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Se deben diseñar para
evitar el vuelco
Centro Educativo Córdoba(Armenia)
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Enchapes de fachada
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Debe evitarse eldesprendimiento y lacaída de estos debido a
que representan unpeligro para lostranseúntes.
EDIFICIO AMERICA(Armenia)
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Columnas cortas
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Cuando La columna está restringida en sudesplazamiento lateral por un muro o un
elemento no estructural que le disminuye su
altura libre
Aticos, parapetos yantepechos
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p
Existe el mismo peligro potencial quepresentan los muros de fachada, además
el parapeto puede fallar hacia adentro,cayendo sobre la cubierta produciendo sufalla.
Hospital Córdoba (Quindio)
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Separarlos de la estructura
Para que no sean sometidos a fuerzas
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diferentes a las inerciales propias
Deriva de piso Deriva de piso
¿ Donde separar los muros ?
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• Lateralmente para que la estructura no lesinduzca fuerzas que los dañen, y que ellos nointerfieran con el comportamiento de la
estructura.
• En la parte superior en el sentido paralelo al
plano el muro para evitar el daño por las fuerzasque le induce la estructura
Los temblores no matan, lasconstrucciones mal hechas si
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