ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO Y CONCRETO EN ZONAS SÍSMICAS

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Los materiales deben de cumplir con ciertas características que deben ser indispensables para una estructura en zonas de riesgo de un sismo; dentro de lo que cabe sus propiedades deben destacar las siguientes: el peso volumétrico del material (este define la masa de la estructura y por tanto influye en las fuerzas de inercia que se genera y en los periodos de vibración); el módulo de elasticidad del material, que es determinante en la rigidez lateral de la estructura y en su periodo; la forma de la curva de esfuerzo- deformación del material es importante más allá del solo módulo de elasticidad; la ductilidad del comportamiento y la forma de los lazos de histéresis define el amortiguamiento inelástico con que puede contarse. (Enrique Bazán, 2011)

El concreto es una mezcla de cemento, materiales pétreos y agua en diversas proporciones, en algunas ocasiones se le agregan adictivos para modificar algunas propiedades del mismo. Una de las características es su peso volumétrico, ya que a comparación de otros materiales es un elemento estructural voluminoso. El concreto tiene una alta capacidad a esfuerzos de compresión, pero por si solo no es resistente a esfuerzos de tensión, por lo que complementa con el acero reforzado.

El acero está compuesto principalmente por hierro. Para obtener el acero se somete a temperaturas elevadas para que una vez que se encuentre en fusión, se le inyecte aire con el propósito de que se reduzcan los óxidos de hierro y así tener el acero estructural. El acero es un material que resistente a esfuerzo de tensión como a los de compresión y reducido peso propio.

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La investigación se realizará para saber cuál de los dos materiales es más seguro para las edificaciones que se encuentran en suelos sísmicos, y dar una mayor seguridad a los habitantes de que la estructura resiste las fuerzas laterales que provocan un sismo en la estructura de los edificios. Mantener una población segura que habitan en ellos. Con la investigación a realizarse los diseñadores darán una mayor seguridad de soporte para sus diseños que se implementaran en suelos con fallas geológicas.

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OBJETIVOS

Objetivo general.

- Analizar las propiedades del concreto, como las del acero para el diseño de estructuras en zonas sísmicas.

Objetivo específicos

- Estudiar la resistencia a compresión y tensión del concreto y del acero.

- Comparar las propiedades de del concreto y del acero para las estructuras de zonas sísmicas.

- Objetivos acerca de los suelos

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FUNDAMENTO TEÓRICO

Marco teórico

Uno de los efectos como diseñadores estructurales debemos considera para las estructuras en las zonas sísmicas es el efecto de interacción suelo- estructura (ISE) es el mecanismo por el que la presencia de la estructura influye en el movimiento del terreno y consiste en la diferencia entre la respuesta de un punto donde está situada una estructura y la respuesta que debería experimentar ese punto si la estructura no estuviera. El efecto interacción suelo-estructura influye en el comportamiento dinámico de la estructura pues se refleja en un aumento en el periodo fundamental, así como en un aumento en el amortiguamiento del sistema en comparación con el modelo de base fija, que no considera al suelo de cimentación. (D. Díaz Guzman, 2012).

Un análisis dinámico modal determina las respuestas de la estructura esencialmente en el rango elástico. Las fuerzas y los desplazamientos debidos a cada componente horizontal del movimiento del terreno, se determinan separadamente analizando una idealización del edificio con un grado de libertad lateral por piso, en la dirección de la componente del movimiento del terreno que se esté considerando. Estos análisis se llevan a cabo por las fuerzas laterales que provoca un sismo, donde puede analizarse los cortantes de entrepiso, deflexiones de base y entrepiso (D. Díaz Guzman, 2012).

El fenómeno de la interacción sísmica suelo estructura está ligado a la forma como se transmite el movimiento sísmico del terreno a la estructura a través de su cimentación. Esta componente de la interacción únicamente depende de la relación de rigidez del suelo y la cimentación. Al ascender las ondas sísmicas por un perfil de suelo en campo libre se producen desplazamientos del suelo en dirección horizontal y vertical. Si la cimentación de un edificio está en la superficie o empotrada dentro de un perfil y es tan rígida que no puede seguir los patrones de deformación de campo libre, se producen modificaciones del movimiento del suelo produciendo un efecto promediador en los desplazamientos. (Villarraga, 2011)

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Según sean las características de la estructura de que se trate, esta podrá analizarse por sismo mediante el método simplificado, el método estático o un dinámico, que en este caso se analizaron los marcos rígidos. El método simplificado los edificios que sean analizados por este método deberán cumplir cada una de las plantas, al menos el 75 por ciento de las cargas verticales estarán soportadas por muros ligados entre sí. El análisis estático y dinámico, pueden utilizarse para el análisis de toda estructura, cualesquiera sean sus características. (Gómez, 2008)

Actualmente las edificaciones menores a 6 niveles construidos se puede utilizar una estructura de concreto reforzado y es considerada viable para los suelos sísmicos, mayores a los 6 niveles es considerable y seguro utilizar una estructura de acero, ya que da mayor seguridad a la población que utilizara los espacios, esto está establecido por las Normas Técnicas Complementarias Sobre Criterios Y Acciones

El problema de diseño sísmico puede plantearse a través de un enfoque de demanda-capacidad. En un primer paso, el análisis estructural estima las demandas sísmicas en la estructura, las cuales deben satisfacerse en un segundo paso con una capacidad sismorresistente adecuada. La evidencia experimental y de campo indica que la resistencia, rigidez y capacidad de deformación