Preguntas de Viento
1. ¿Qué tipo de carga ejerce el viento sobre un edificio?
El viento es una masa de aire en movimiento, con energía cinética. Ejerce una carga W de sentido horizontal, no uniforme; a mayor altura, mayor carga de viento.
- Viento Barlovento (cara externa, presión) y Sotavento (cara interna, succión).
- Efecto Venturi: aceleración de ráfagas en dos edificios que forman un ángulo entre sí, aparece succión en las caras laterales.
- Efecto Vórtice: turbulencias en los vértices de las caras Sotavento.
- Efecto de Vecindad: dos edificios altos y esbeltos están enfrentados a una distancia mayor a 10a, esto provoca acciones de “flameo” que son esfuerzos de flexión y torsión.
- Frecuencia natural: vibración de un edificio donde se desvía de su posición de equilibrio. Si la amplitud de la oscilación va incrementando, puede llevar al colapso.
2. ¿Cuál es el ámbito de esbeltez apropiado para un edificio en torre?
La esbeltez es la relación entre la altura de un edificio y su cara menor. El ámbito de esbeltez para una torre es de 5 a 10. Si este valor es menor a 4 significa que el edificio es rígido. λ: h/cara menor < 4 rígido, 5-10 torre.
3. ¿Cómo se comporta un edificio frente a las cargas de viento, independientemente de su tipo estructural?
Un edificio frente a carga de viento se comporta como una ménsula vertical empotrada en el suelo. Posee un momento máximo en el empotramiento y un momento nulo en el remate. El esfuerzo de corte es escalonado y es máximo en PB.
4. ¿Cómo se transmiten las cargas horizontales a las estructuras contra viento?
Las cargas horizontales se transmiten a la estructura contra viento a través de los entrepisos, los cuales deben ser rígidos y cumplir con la verificación de rigidez: b/a > 1/5 o 0,20.
Cuanto más alargada es la planta, mayor será la rigidez.
5. ¿Cómo se comporta el entrepiso frente a las cargas horizontales?
Como un elemento infinitamente rígido capaz de transferir las cargas de W a la estructura contraviento, siempre y cuando sea rígido.
6. ¿Para qué tipo de plantas es válido el concepto de rigidez infinita del entrepiso?
(Pregunta sin respuesta en el texto original)
7. El desplazamiento máximo que se produce en el remate del edificio, por efecto de las cargas horizontales, ¿qué valores no debe superar y por qué?
No debe superar los 20 cm, por una cuestión de comodidad del usuario.
10. ¿Qué verificaciones realizaría cuando se encuentra en la etapa de bosquejos previos del edificio, teniendo ya idea de la volumetría de este?
(NO ENTRA EN EL PARCIAL PERO SÍ EN EL FINAL)
Verificación de la esbeltez, de rigidez del entrepiso, al vuelco, del desplazamiento Δ máx. en el remate, de la tensión del terreno.
11. ¿Cuáles son los dos caminos que podemos utilizar para valorar la seguridad al volcamiento?
- Verificar la seguridad al vuelco, giro sobre el borde opuesto de la fundación.
- Verificar las tensiones en la junta base-suelo.
12. ¿Cuándo es conveniente aislar la torre del basamento?
(NO ENTRA EN EL PARCIAL PERO SÍ EN EL FINAL)
A veces tengo un basamento amplio que ocupa la superficie grande y la torre es muy alta, entonces hay un asentamiento transmitiendo cargas muy grandes, y por eso se independiza.
13. Indique los factores a tener en cuenta para la determinación de la presión dinámica del viento (presión externa).
Qz = 0,613 x Kz x Kzt x Kd x V2 x I
- 0,613 = Factor de conversión de unidades
- Kz = Coeficiente de exposición para la presión dinámica
- Kzt = Factor topográfico
- Kd = Factor de direccionalidad del viento
- V = Velocidad básica del viento
- I = Factor de importancia
14. Si mi edificio está ubicado entre dos isocletas, ¿cuál es el valor de V (velocidad básica del viento) que debo emplear?
Se debe emplear el valor de V mayor (el más desfavorable), ya que así el cálculo de la presión exterior y por lo tanto el de la presión neta (barlovento + sotavento) dará un valor mayor, y por lo tanto cada entrepiso estará solicitado a una acción puntual mayor, representando el caso más desfavorable.
Una mayor carga puntual por entrepiso, implica una mayor solicitación a corte y por lo tanto un mayor momento.
15. ¿Cuándo un edificio es flexible?
Un edificio es flexible, al contrario de uno rígido, es aquel donde la altura total del edificio sobre su cara menor da por resultado un número mayor a 4, siendo que:
Ej. Cálculo de esbeltez:
λ = H total / b (lado menor) = 80 / 15 = 5.33 –> es edificio en torre / 5.33 > 4 –> edificio flexible
16. ¿Cuándo un edificio es rígido?
Un edificio es rígido cuando presenta una altura que excede 4 veces la menor dimensión horizontal, o cuando hay razones para pensar que la frecuencia natural es menor que 1 Hz (período natural mayor a 1 seg.)
λ = H total / b (lado menor) = 54.6 / 15 = 3.64 —-> NO es edificio en torre
3.54 < 4 –> edificio rígido –> f > 1 Hz < 1 seg.
17. ¿Qué tiene en cuenta el factor de importancia para la determinación de la carga de viento?
El factor de importancia tiene en cuenta la categoría de edificios (Categoría I, II, III, IV) y se determina en base a estas.
18. La clasificación del edificio en categorías (I; II; III; IV) ¿qué tiene en cuenta para su clasificación?
Tiene en cuenta el factor de ocupación.
19. ¿Qué refleja las distintas categorías de exposición?
- Exposición A: construcciones que cumplen funciones esenciales y cuya falla produciría efecto catastrófico. Ej: centros militares, hospitales, centrales de bomberos, etc.
- Exposición B: construcciones con alto factor de ocupación, donde se guarden contenidos de gran valor. Ej: templos, estadios, bancos, hoteles, comercios, industrias, etc.
- Exposición C: construcciones cuyo colapso produciría pérdidas de magnitud intermedia. Ej: vivienda, edificios comerciales, etc.
- Exposición D: construcciones cuya falla produciría perdidas de escasa magnitud y no causaría daños a las construcciones anteriores.
20. ¿El efecto de ráfaga “G= 0,85” es válido para todo tipo de edificios? Si considera que no, ¿para cuáles es válido?
El valor de G= 0,85 es válido para edificios de estructura rígida, es decir para aquellos edificios cuya relación de altura sobre cara menor en planta tenga un coeficiente menor a 4. Si esta condición no se cumple se adoptará un G = 1.
21. ¿Qué factores intervienen en la determinación de la carga de viento?
- AO: el área total de aberturas en una pared que recibe presión externa positiva en m2.
- AG: el área total de aquella pared con la cual AO está asociada, en m2.
- AOI: la suma de las áreas de aberturas en la envolvente del edificio (paredes y cubiertas) no incluyendo AO, en m2.
22. Dibuje los diagramas de corte, momento y esfuerzos normales de un edificio bajo la acción de cargas horizontales.
(No es posible generar diagramas en este formato)
Preguntas de Sismo
23. ¿Qué son los sismos?
Un sismo es la vibración en la Tierra producida por una rápida liberación de energía, pueden ser de origen volcánico o tectónico.
24. ¿Cuál es el origen de los sismos?
Los sismos de origen tectónico son a causa del deslizamiento de las placas de la corteza terrestre a lo largo de una falla o por roturas de las fallas existentes. La energía que se libera se puede propagar en todas las direcciones, en forma de ondas. Estas tienen una amplitud (pico máximo), y un periodo, (tiempo en el que tarda en trascurrir una onda). Los movimientos del suelo dependen de la distancia del hipocentro, cuanto más cerca- corto y fuerte, y cuanto más lejos- débil y largo. Cuanto más profundo es, abarcará mayor superficie la vibración.
25. ¿A qué se conoce como hipocentro y epicentro?
El hipocentro o foco es la zona en el interior de la Tierra donde inicia la ruptura de la falla: desde ahí se propagan las ondas sísmicas. El epicentro es el punto en la superficie terrestre situado directamente encima del hipocentro.
26. ¿Cómo se libera la energía?
La libera desde el foco por medio de ondas sísmicas.
27. ¿Cómo son las ondas sísmicas?
- Ondas de cuerpo o volumen: se produce en el epicentro. Pueden ser primarias o secundarias.
- Primarias: vibran en el sentido de la propagación.
- Secundarias: vibran perpendicular al sentido de la propagación.
- Ondas L (Love): las partículas vibran perpendicular a la dirección de propagación tangente a la superficie.
- Ondas R (Rayleigh): las partículas describen una elipse en el plano vertical de propagación.
28. ¿Qué son las ondas de cuerpo o volumen?
Se produce en el epicentro. Pueden ser: primarias o secundarias.
- Primarias: vibran en el sentido de la propagación.
- Secundarias: vibran perpendicular al sentido de la propagación.
29. Dentro de las ondas superficiales, ¿qué tipo de ondas encontramos?
Dentro de las ondas superficiales se encuentran las R (Rayleigh) y las L (Love). Las ondas Rayleigh son aquellas donde las partículas describen una elipse en el plano vertical de propagación. Las ondas Love son aquellas donde las partículas vibran de manera perpendicular a la dirección de propagación y de manera tangente a la superficie.
30. ¿Por qué es importante conocer la profundidad del foco?
Es importante, porque a mayor profundidad de foco, mayor será el área que abarca el sismo, porque la profundidad es igual a la distancia entre el epicentro y el hipocentro (foco). Dada la distancia del foco hasta la superficie, hay una disipación de energía en mayor o menor medida y que provoca que el sismo se sienta con mayor o menor fuerza. Sismos profundos –> más suaves, pero se sienten a mucha mayor distancia que los superficiales; grandes sismos profundos se sienten en áreas de mayor abarcación pero con efectos muy moderados para el hombre.
31. ¿Qué pone en peligro las edificaciones?
Por un lado, la vibración de la corteza terrestre pone en peligro las construcciones que sobre ellas se encuentran al estar afectadas por el movimiento de sus bases, ya que la base del edificio acompaña al suelo en su movimiento pero por principio de inercia trata de volver a su estado de reposo inicial.
Por otro lado, las fallas del terreno: la licuefacción, el deslizamiento de laderas, y la abertura de grietas también.
30. ¿Por qué se produce la licuefacción del suelo?
La licuefacción se produce en los suelos con granos de arena pocos compactados y que se disgregan fácilmente y tienen agua cerca de la superficie. Al generarse el sismo, la vibración, el agua sube y el suelo comienza a comportarse como líquido. El edificio queda sin apoyos, y cuando el sismo pasa, el agua vuelve a bajar y se compacta, bajando su nivel.
32. ¿Por qué se producen los deslizamientos de laderas?
Se producen por lluvias o sismos. En suelos muy rocosos, donde se forman nuevos suelos y estos no están compactados, al vibrar por el sismo se genera el desplazamiento de laderas.
33. ¿Cómo deben ser los edificios en suelos elásticos?
Los edificios de suelos elásticos/flexibles deben tener pórticos con refuerzos adicionales y se deben colocar vigas intermedias, es decir, se le debe proporcionar refuerzos estructurales como diagonales metálicas.
34. ¿Cómo deben ser los edificios en suelos rígidos?
Los edificios deben ser elásticos, para amortizar las deformaciones del suelo. Ejemplo: el suelo de la ciudad.
35. ¿Qué es el período de vibración propio?
Tiempo que transcurre en el edificio en hacer una oscilación completa. Una estructura rígida tiende a oscilar rápidamente y con un período de vibración corto, mientras que una flexible tiende a oscilar más lentamente y su período es más largo.
36. ¿Qué es el fenómeno de resonancia?
Cuando el periodo de vibración propio del edificio coincide con el periodo de la carga dinámica, de viento, sísmica o una fuerza periódica externa. El sistema vibra aumentando progresivamente la amplitud del movimiento lo que significa que las deformaciones van aumentando hasta el colapso.
37. ¿Cómo se comporta el edificio al recibir un empuje sísmico en su base?
La base del edifico acompaña al suelo en su movimiento, pero por un principio de inercia el edificio trata de mantenerse en un estado natural de reposo en el que se encontraba antes del empuje sísmico mientras que la base se empieza a desplazar provocando la deformación del edificio.
38. ¿De qué depende el esfuerzo de corte en la base?
Los esfuerzos mayores de corte se dan en la planta baja donde la construcción pasa de recibir las cargas sísmicas en un sentido y empieza a reaccionar en sentido inverso por encima de las fundaciones. La forma para calcular este corte es la siguiente:
C= coeficiente sísmico de diseño W=carga gravitatoria total
39. ¿Cuántas formas de vibrar tiene un edificio?
Un edificio tiene la misma cantidad de formas de vibrar como de pisos, siendo que a cada uno de estos se le puede aplicar fuerzas en direcciones distintas generando una nueva forma de vibración. Para calcular, se utiliza el caso más desfavorable (Modo 1).
40. ¿Cuáles son las recomendaciones de diseño para un edificio ubicado en zona sísmica? Indique por lo menos 4.
- Subdividir las plantas – Evita concentraciones de tensiones en puntos débiles.
- Evitar reducción brusca de superficie en plantas superiores.
- Separación adecuada entre edificios para evitar “Fenómeno de aplauso”.
- Evitar la formación de piso flexible (Imagen amarilla de refuerzos de vacíos).
41. ¿De qué depende la seudo aceleración elástica horizontal (Sa)?
La seudo aceleración elástica horizontal depende de t0 (tiempo) y del tipo de suelo. En tabla 3: que depende del tipo de suelo.
42. ¿De qué depende el esfuerzo de corte en la base (V0)?
El esfuerzo de corte en la base depende de: C: coeficiente sísmico de diseño y W: carga gravitatoria total.
Preguntas de Tabiques
43. ¿Qué es un tabique?
Los tabiques de HoAo son elementos estructurales superficiales, ya que su espesor es relativamente pequeño respecto de sus otras dos direcciones. Es capaz de resistir cargas importantes en un plano. Soportan cargas gravitacionales y horizontales a sismo y a viento (si actúa en el plano).
Los tabiques se comportan como vigas de gran altura, por lo tanto la solicitación más importante es la flexión, y se generan 2 tipos de movimientos: traslación y roto-traslación. También está solicitado a corte.
44. ¿Cuál es su comportamiento estructural frente a las cargas de viento?
Los tabiques toman la totalidad de la carga horizontal (del viento) y gran parte de la vertical (gravitatoria).
45. ¿Cómo se comporta un tabique pleno?
A flexocompresión.
46. ¿Cómo se comporta un tabique con pequeñas aberturas?
Se comportan en forma similar a un tabique macizo. En el eje de la línea de aberturas, tendríamos un esfuerzo tangencial específico (es decir fuerza tangencial por unidad de altura de tabique).
(Recordamos PEQUEÑAS ABERTURAS: no deben ser superiores a 1m/1,10m con dinteles mayores de 0,60m/0,70m. O aberturas entre 1,50m y 1,70m en ventanas, con dinteles mayores de 1,40m).
47. En un tabique con pequeñas aberturas, ¿a qué esfuerzos se encuentra sometido el dintel?
El dintel se encuentra sometido por un esfuerzo tangencial específico que genera a su vez un esfuerzo de corte y un momento flector debido al ancho de la abertura.
48. ¿Cuándo decimos que una estructura contra-viento está formada por tabiques paralelos?
Cuando son paralelos entre sí con respecto al viento. (Paralelos a la recta de acción del W).
49. ¿Cómo sabemos que una estructura conformada por tabiques constituye un sistema isostático?
Porque lo puedo resolver mediante las ecuaciones de la estática.
Σma = 0
Σpx = 0
Σpy = 0
50. ¿De qué depende el porcentaje de carga que toma un tabique cuando configuran sistemas isostáticos?
En un sistema isostático, el porcentaje de cargas depende de:
- La ubicación de los tabiques (simétrico o asimétrico).
T = 100 x (Distancia entre Eje de aplicación de la Carga y Tabique) / Distancia entre Tabiques
- La excentricidad producto de los tabiques y el eje de aplicación de la carga.
51. ¿De qué depende el porcentaje de carga que toma un tabique cuando configuran sistemas hiperestáticos simétricos?
El porcentaje de carga que toma un tabique es directamente proporcional a su rigidez e inversamente proporcional a la sumatoria de rigideces.
- DEPENDE DE SU RIGIDEZ RELATIVA: Depende de la inercia del tabique que influye en la resultante de la sumatoria de inercias de todos los tabiques y su ubicación. Se hace una relación entre la carga de viento con la inercia del tabique y la sumatoria de dichas inercias.
W (100) x Inercia del tabique / Sumatoria de inercias
52. ¿De qué depende el porcentaje de carga que toma un tabique cuando configuran sistemas hiperestáticos asimétricos?
El porcentaje de carga que toma un tabique depende de su rigidez, de las rigideces de los demás tabiques y de su ubicación en la planta.
- DEPENDE DE SU RIGIDEZ RELATIVA Y SU UBICACIÓN: Depende de la inercia del tabique que influye en la resultante de la sumatoria de inercias de todos los tabiques y su ubicación. Se relaciona con la excentricidad (distancia entre la ubicación de la aplicación de la carga y la ubicación de la resultante de inercias. Se calcula entonces la sumatoria de inercias de los tabiques por su distancia al cuadrado de cada una al baricentro de inercias.
R= W (100) x Inercia del tabique x (( 1 ) +- (Excentricidad x ubicación de result. De I)) / (Σ de I) (Σ de I x distancia al 2)
53. ¿Cuándo una estructura conformada por tabiques se deforma según una rototraslación?
Cuando la fuerza W no coincide con el baricentro de la estructura.
54. ¿Qué tipo de cargas puede tomar un tabique y por qué?
Gravitacionales y de viento.
55. ¿Es conveniente que los tabiques que toman mayor carga de viento tomen mayor carga gravitatoria? ¿Por qué?
Sí, porque…
56. ¿Los tabiques paralelos a la dirección del viento pueden tomar traslación y rotación?
Sí, los tabiques paralelos a la dirección del viento pueden tomar traslación y rotación. Ambas.
57. ¿Los tabiques ortogonales pueden tomar traslación y rotación?
No, solo pueden tomar rotación.
58. En la fórmula de rototraslación, ¿cuándo el signo del término de rotación se suma y cuándo se resta?
R= w Ji(1/∑1n ± e di /∑n 1J d2).
La deformación debida a la traslación se le opone a la traslación debido a la rotación y la deformación debido a la rotación se le opone a la traslación debido a la traslación.