05-sismo resistencia

Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln

VDISEO SISMO RESISTENTE

GeneralidadesDuctilidad y sismo resistencia

La energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demandaAumento del amortiguamientoDiseo basado en fuerzas

Diseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98Diseo de elementos no estructurales

V.10

Curso vaen la 1


Si un ingeniero civil ha de adquirir una experiencia provechosa en un breve lapso, expngasele los conceptos de la ingeniera ssmica; no importa que despus vaya a trabajar en un lugar donde no tiemble.

N.M.NewmarkE. Rosenblueth

V.2


CRITERIOS DE DISEO

Variables determinsticas

Incertidumbre pequea

Fallas evitables

Variables aleatorias

Grandes incertidumbres

Posibilidades de falla

V.3


CRITERIOS DE DISEO

Cada vez que un sismo, an con intensidad moderada, sacude un centro urbano, se ponen de manifiesto todos los errores cometidos durante el diseo y la construccin.

V.4


IVDISEO SISMO RESISTENTE




V.5


Ductilidad y sismo-resistencia

DuctilidadEs la habilidad que un material posee para deformarse

plsticamente, es decir, la relacin entre la deformacin ltima y la deformacin en el punto de cedenciaTenacidad

Es la cantidad de energa que un material absorbe antes de fallar.

Deformacin

rea bajo la curva es la tenacidadrea bajo el

tramo elstico es una medida de la resistencia

Ductilidad

V.6

T

e

n

s

i

n

fy

y u


Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)

Absorcin y disipacin de energaPara ilustrar la diferencia entre stos dos trminos se

presenta en la siguiente figura la respuesta de dos materiales con comportamiento de deformacin similar, pero con recuperaciones diferentes bajo descarga.

T

e

n

s

i

n

fy

y uDeformacin

MaterialII

MaterialI

V.7


Diseo elstico vs. Respuesta inelsticaNo es econmicamente viable disear una estructura con

base en fuerzas calculadas con un espectro de respuesta elstico. Si el edificio puede deformarse plsticamente, puede utilizarse fuerzas menores a las elsticas para el diseo.

Mientras mayor sea la incertidumbre en la magnitud del sismo esperado, en las propiedades de los materiales y del suelo, mayor deber ser la energa disipada.

Aunque es conveniente que una estructura sufra deformaciones plsticas durante eventos ssmicos severos de baja recurrencia, stas deben controlarse para evitar el colapso o cualquier efecto que ponga en peligro la vida.


V.8


Factores de ductilidadEl factor de ductilidad se define como la relacin entre la

deformacin ltima y la deformacin en el punto de fluencia. Sin embargo, su caracterizacin no es tan sencilla como en un ensayo simple de traccin directa.

En una estructura, las deformaciones pueden ser desplazamientos de un elemento, desplazamientos relativos entre pisos, rotaciones, curvaturas, etc. Los valores numricos de la ductilidad expresada con base en diferentes tipo de deformacin no son los mismos, por lo que es sumamente importante especificar qu tipo de ductilidad se est trabajando en cada caso.


V.9


Especificacin de los factores de ductilidadSi el comportamiento de un material es perfectamente

elasto-plstico, la ductilidad no slo define la deformacin mxima, sino que define tambin la energa disipada. Sin embargo, en la realidad los materiales no tienen comportamiento ideal.

RealIdeal

F

La estructura real no tiene un punto de fluencia definido.


V.10


Existen muchas propuestas para la definicin del punto de fluencia. Entre otros, pueden citarse: deformacin correspondiente a la formacin de la primera rtula plstica deformacin al momento del colapso incipiente (estructura perfectamente elstica) punto de fluencia de una estructura elasto-plstica que absorbe la misma energa que la real.


V.11

Cuando hay deformaciones cclicas el problema se complica


Los factores de ductilidad se dividen en trminos de ductilidad global y ductilidad local.

Ductilidad Global

Se basa generalmente en la medida del desplazamiento lateral de la estructura


F

Elstica

Elasto-plsticam sum &&

V.12


Ductilidad Local

Existen diversos mtodos analticos para determinar la ductilidad demandada de una estructura. Idealmente, el ingeniero debera poder detallar su estructura proveyndola con la ductilidad requerida. Sin embargo, las incertidumbres generadas por los modelos matemticos simplificados hacen que siempre deba proveerse con mayor ductilidad que la demandada.

El suministro de ductilidad global lateral en un edificio puede lograrse localizando secciones determinadas, en algunos elementos, que desarrollen grandes deformaciones inelsticas


V.13


La ductilidad local requerida de los elementos puede exceder significativamente la ductilidad global.

Los puntos crticos se escogen garantizando que la fluencia en ellos no ocasione el colapso de la estructura


V.14






V.15


Tradicionalmente, el factor de ductilidad asociado al desplazamiento se ha utilizado como criterio para establecer el espectro de respuesta inelstica para el diseo sismo resistente de edificios. De all, la resistencia mnima requerida (capacidad de resistir fuerzas laterales) en un edificio se estima con base en ese espectro.

Desde 1956, Housner propuso un procedimiento alternativo basado en el uso de la energa. Se utiliz un poco en la dcada de los aos 60, pero slo a partir de 1985 ha llamado de nuevo la atencin de los investigadores.

La energa y la sismo-resistencia

V.16


La energa y la sismo-resistencia(Continuacin...)

Demanda

El mtodo se basa en la premisa de que es posible predecir la demanda de energa durante un sismo, as como es posible establecer la provisin de energa de un elemento, o de un sistema estructural.

La energa de entrada de un sistema puede expresarse como:

suelo del entodesplazami: u

piso simo-n al asociada masa:

demandada energa :

:donde

S

1

i

L

s

n

i

TiiL

m

E

duumE

=

=

&& Energa demandada

V.17



Provisin

La provisin puede considerarse compuesta por la energa elstica almacenada, EE, ms la energa disipada, ED.

EE est compuesta, a su vez, por EK, energa cintica, y E, energa de deformacin elstica.

Por su parte, la energa disipada consta tambin de dos partes, la energa de amortiguamiento, EA, y la energa histertica, EH.

2

2

TK

umE

&=

= kuduE

= duucEA &

= dufE rH V.18



Si no es posible balancear la demanda mediante EE y ED, es necesario aumentar la provisin.

Para ello, puede incrementarse la energa disipada mediante el aumento de EA, el aumento de EH, o el aumento simultneo de ambos. Lo ms comn es aumentar EH mediante la entrada al intervalo plstico (comportamiento inelstico), pero esto representa usualmente un alto nivel de daos.

Existen dos alternativas:disminuir la demanda, o

aumentar el amortiguamiento

V.19






V.20


Disminucin de la demanda de energa

Control Pasivo

Recientemente, se ha reconocido la posibilidad de disminuir la demanda mediante la incorporacin de mecanismos de absorcin de energa. A esto se le llama control pasivo. El aislamiento basal y el amortiguador de masa sintonizada, AMS *, y los amortiguadores mecnicos, son ejemplos de control pasivo.

* En la literatura en ingls se les llama Tuned Mass Damper, TMD V.21



El AMS consiste en un bloque rgido, con aproximadamente el 1 % de la masa total de la estructura, que se coloca en la parte superior de la edificacin, conectado a travs de resortes y amortiguadores y con dos grados de libertad en direcciones ortogonales, en el plano horizontal. Este tipo de accin pasiva funciona bien para viento.

V.22


Plomo

Cubierta de caucho

Pletinas de acero

Pletinas de refuerzo (acero)

Capas internas de caucho


El aislamiento basal tiene como objeto el desacople parcial

entre estructura y movimiento del suelo mediante un mecanismo

que sea capaz de disipar parte de la energa ssmica,

disminuyendo as el desplazamiento relativo entre los diferentes

elementos estructurales.

Aislamiento basal

V.23


Disminucin de la demanda de energaAislamiento basal

Su utilizacin

en edificios es an

restringida debido

a los costos y a las

incertidumbres

existentes con

relacin a su

comportamiento.

En puentes, sin

embargo, se

utilizan con

frecuencia algunos

mtodos de

aislamiento basalSeccin de aislador

para edificios

V.24


Disminucin de la demanda de energaMecanismo de aislamiento basal bajo carga

Aunque el comportamiento a gran escala no se ha ensayado, los

aisladores se han mejorado notablemente con ensayos de

laboratorio

V.25


Disminucin de la demanda de energaControl Activo

El control activo reduce las vibraciones en una estructura incorporndole mecanismos actuadores alimentados por una fuente de energa exterior, capaces de ejercer fuerzas de control. Estos aparatos, controlados por computador, tienen la ventaja de adaptarse a las caractersticas de la excitacin.

CONTROLADOR SISTEMACONSIGNA CONTROL SALIDA

PERTURBACIN

V.26






V.27


Aumento del amortiguamiento

La segunda alternativa es la de aumentar EA. Para lograrlo se aumenta el amortiguamiento interno de la estructura del intervalo normal (2 % a 5 %) a intervalos entre el 15 % y el 25 %. Esto reduce la magnitud de las aceleraciones espectrales e incrementa la energa disipada.

Se obtienen niveles similares de fuerzas en sistemas estructurales con grandes ductilidades y amortiguamiento del orden del 5 % que en diseos elsticos con amortiguamientos del 15 % al 25 %.

V.28


Aumento del amortiguamientoAmotiguadores mecnicos

Amortiguador

viscoso

Amortiguador visco-

elstico

Sello

retenedorSello Silicona fluida

compresible

Recinto

acumulador

Barra del

pistn

Cabeza del pistn

con orificios

Material visco-

elstico

V.29


Disminucin de la demanda de energaAmotiguadores mecnicos

Amortiguador

histertico

Amortiguador de

friccin

Pletinas de acero

Tornillos y

tuercas

V.30


CUALIDADES

No se depende de la

ductilidad del sistema

Se simplifican las conexiones

viga-columna

No hay degradacin de las

conexiones por ciclos

histerticos en el intervalo

inelstico

Elementos con secciones de

menores dimensiones

Autntica segunda lnea de

defensa contra temblores de

baja recurrencia

LIMITACIONES

Anlisis estructural complejo

Se requiere conocimiento

detallado de las caractersticas

del sismo esperado

Difcil modelacin con

programas modernos

El mtodo no est avalado

por ningn cdigo

Aumento del amortiguamiento

V.31






V.32


La gran mayora de los cdigos en todo el mundo prescriben el diseo sismo resistente con base en la especificacin de las fuerzas resistentes necesarias en la estructura para balancear las fuerzas inerciales a que se ve sometida, calculadas de acuerdo con un espectro elstico de seudo aceleraciones.

La capacidad de disipacin de energa para el material y el sistema estructural, se define por medio de un coeficiente R que depende no slo del material estructural, sino tambin de su disposicin o despiece

As, la fuerza ssmica de diseo se obtiene por medio de:

La fuerza elstica mxima solicitada es, a su vez: R

FF ey =

),T(SmasaF ae =

Diseo basado en fuerzas

V.33


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 1 2 3 4 5

Perodo T, (s)

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Aceleracin

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2

= 1 = 1 = 1 = 1

= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Desplazamiento

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

= 1 = 1 = 1 = 1

Velocidad

Sensitivo a

R , R , o R a

elstico

v d

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 1 2 3 4 5

Perodo T, (s)

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Aceleracin

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2

= 1 = 1 = 1 = 1

= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Desplazamiento

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

= 1 = 1 = 1 = 1

Velocidad

Sensitivo a

R , R , o R a

elstico

v d

Sistemas con

rigidez

degradante

Newmark y

Riddell

De dnde sali R?Diseo basado en fuerzas

V.34


Coeficientes de reduccin de resistenciaCoeficientes de reduccin de resistencia

0

1

2

3

4

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Perodo T (s)

Ra

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2

= 1 .5 = 1 .5 = 1 .5 = 1 .5

= 1 = 1 = 1 = 1

elstico

0

1

2

3

4

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Perodo T (s)

Ra

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2

= 1 .5 = 1 .5 = 1 .5 = 1 .5

= 1 = 1 = 1 = 1

elstico

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 1 2 3 4 5

Perodo T, (s)

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Aceleracin

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2

= 1 = 1 = 1 = 1

= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Desplazamiento

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

= 1 = 1 = 1 = 1

Velocidad

Sensitivo a

R , R , o R a

elstico

v d

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 1 2 3 4 5

Perodo T, (s)

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Aceleracin

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2

= 1 = 1 = 1 = 1

= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

Desplazamiento

Sensitivo a

= 10 = 10 = 10 = 10

= 5 = 5 = 5 = 5

= 3 = 3 = 3 = 3

= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5

= 1 = 1 = 1 = 1

Velocidad

Sensitivo a

R , R , o R a

elstico

v d


V.35

De dnde sali R?


Para la zona sensitiva a las aceleraciones

En la medida que el perodo tiende a cero, las demandas de ductilidad tienden a uno.

Esto quiere decir que en los sistemas inelsticos con perodos cortos, no es posible ejercer la ductilidad y las reducciones que se realicen a la resistencia, pondran en peligro la estabilidad del sistema, pues no habra una demanda de ductilidad compatible con la reduccin de resistencia.

Validez de RDiseo basado en fuerzas

V.36


Espectro para diseo por fuerza

Hay dos opciones para la especificacin del espectro de diseo, en conjuncin con el coeficiente de reduccin de resistencia, RSa

T

R

T

R

Sa

T

R

T

R

1

Ate


V.37


Espectro para diseo por fuerzaDiseo basado en fuerzas

NSR-98

V.38


Paso 1: Predimensionamiento y coordinacin con otros profesionales

Paso 2: Evaluacin de las solicitaciones definitivas


La Ley 400 de 1997 trae una gua con los

pasos necesarios para realizar un diseo

sismo resistente.

Estos pasos se enumeran a

continuacin:

V.39


Paso 3Localizacin en los mapas de amenaza ssmica

BAJA

INTERMEDIA

BAJA

ALTA

INTERMEDIAALTA

ALTA INTERMEDAI

6

5

6

12

3

479

1

3

9

7

6

6

5

5

5

78

2

4

3

4

7

8

Zona de Amenaza Ssmica Valor de Aa


V.40


Paso 4 - Obtencin movimientos ssmicos de diseo

ROCA

SUPERFICIE

SCOEFICIENTE

DE SITIO

ICOEFICIENTE

DE IMPORTANCIA

PERFILDE

SUELO

GRUPOS DE USO

I II III IV

De acuerdo con la importancia para larecuperacin con posterioridad al sismo

ACOEFICIENTE

DE ACELERACION a

DE LOS MAPAS

DE ZONIFICACIONSISMICA (Paso 1)

EXPRESADOS COMO:

MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEO

(a) un espectro de diseo

TPerodo de vibracin en segundos

S a

(b) una familia de acelerogramas

A t

t (s)

(c) resultados de un estudio de microzonificacin


V.41


Paso 5: Caractersticas de la estructuracin y el material estructural

Clasificar en uno de los sistemas estructurales permitidos

Caractersticas de disipacin de energa en el intervalo inelstico del material


V.42


SISTEMAS ESTRUCTURALES DE RESISTENCIA S ISM ICASISTEMA CARGAS

VERTICALESFUERZAS

HORIZONTALESMUROS DE

CARGA

COMBINADO

PORTICO

DUAL

Paso 5: Caractersticas de la estructuracin y el material estructural (Continuacin)...

V.43


MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL

HORMIGN REFORZADO

Diseo basado en fuerzasPaso 5: Caractersticas de la estructuracin y el material estructural (Continuacin)...

MADERA

METALES

V.45

BAHAREQUE ENCEMENTADO


CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA

Mnima (DMI)

Moderada (DMO)

Especial (DES)


V.46


Capacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloinelsticoinelsticoinelsticoinelstico

Capacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloinelsticoinelsticoinelsticoinelstico

Deflexin

Fuerza

Deflexin

Fuerza Deflexin

Fuerza

Deflexin

Fuerza

Deflexin

Fuerza

CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA

CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA

CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA

DESDESDESDES

DMODMODMODMO

DMIDMIDMIDMI

Deflexin

Fuerza

Deflexin

Fuerza

Deflexin

Fuerza

CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA

CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA

CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA

DESDESDESDES

DMODMODMODMO

DMIDMIDMIDMI


V.47


Uso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructurales

C A P A C ID AD D E Z O N A D E A M E N A Z A S IS M IC AD IS IP A C IO N E N ER G IA B A JA IN TE R M E D IA A LT A

M IN IM A - DM I no noM O D E R A D A - D M O no

E S P EC IA L - D ES

C A P A C ID A D DE Z O N A D E A M E N A Z A S IS M IC AD IS IP A C IO N E N ER G IA B A JA IN TE R M E D IA A LT A

M IN IM A - DM I no noM O D E R A D A - D M O no

E S P EC IA L - D ES


V.48


IRREGULARIDAD EN ALZADO

Torsional Salientesexcesivos

Diafragmadiscontinuo

Desplazamientoplano del prtico

Ejes noparalelos

Piso Variacin enla masa

Retrocesosexcesivos

Desplazamientoelementos

Pisodebilflexible

PROCEDIMIENTO DE ANLISIS

MTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE

MTODO DEL ANLISIS DINMICO ELSTICO

MTODO DEL ANLISIS DINMICO INELSTICO

DEFINICION DEL

p

a

GRADO DE IRREGULARIDAD

IRREGULARIDAD EN PLANTA

EN PLANTA

GRADO DE IRREGULARIDAD

EN ALZADO

Paso 6: Grado de irregularidad y definicin del procedimiento de anlisis


V.49


DISTRIBUCION DE LAS FUERZAS

CORTANTE SISMICO EN LA BASE

TPERIODO DEVIBRACIONMASA

CARACTERISTICAS VIBRATORIAS DE LA ESTRUCTURA

RIGIDEZ

SACELERACIONESPECTRAL

T

Sa


a

MMASA DE LAEDIFICACION

PESO ACABADOS

PESO PROPIO ESTRUCTURA

PESO EQUIPOS PERMANENTES

MASA EDIFICACION

SISMICAS EN LA ALTURA

V = S g Mas

Vs

F i

DISTRIBUCION DE LAS FUERZAS

CORTANTE SISMICO EN LA BASE

TPERIODO DEVIBRACIONMASA

CARACTERISTICAS VIBRATORIAS DE LA ESTRUCTURA

RIGIDEZ

SACELERACIONESPECTRAL

T

Sa


a

MMASA DE LAEDIFICACION

PESO ACABADOS

PESO PROPIO ESTRUCTURA

PESO EQUIPOS PERMANENTES

MASA EDIFICACION

SISMICAS EN LA ALTURA

V = S g Mas

Vs

F i

Diseo basado en fuerzasPaso 7 - Obtencin de las fuerzas ssmicas de diseo

V.50


DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA

FUERZAS INTERNAS DE LA ESTRUCTURA

ANALISIS DE LA ESTRUCTURA PARA

LAS FUERZAS SISMICAS DE DISEO

EMPLEANDO EL PROCEDIMIENTO DE

ANALISIS DEL PASO 3

F ix

Fiy

torsin accidental

fuerzas axiales

momentos flectores

fuerzas cortantes

torsin

yi

xipiso i

DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA

FUERZAS INTERNAS DE LA ESTRUCTURA

ANALISIS DE LA ESTRUCTURA PARA

LAS FUERZAS SISMICAS DE DISEO

EMPLEANDO EL PROCEDIMIENTO DE

ANALISIS DEL PASO 3

F ix

Fiy

torsin accidental

fuerzas axiales

momentos flectores

fuerzas cortantes

torsin

yi

xipiso i

Diseo basado en fuerzasPaso 8: Anlisis Paso 9: Desplazamientos

V.51


i h pi0.01

pi1% de la altura del piso (h )

Mxima deriva admisibleDefinicin de la deriva

Si la deriva es mayor que la mxima derivaadmisible debe rigidizarse la estructura

5

4

3

2

1

h

h

h

h

h

p5

p4

p3

p2

p1

F

F

F

F

F

5

4

3

2

1

La deriva debe incluirlos efectos torsionalesde toda la estructuray el efecto P-Delta

= = = = i i i-1

5

para mampostera estructuraleste lmite es 0.5% de h pi

i h pi0.01

pi1% de la altura del piso (h )

Mxima deriva admisibleDefinicin de la deriva

Si la deriva es mayor que la mxima derivaadmisible debe rigidizarse la estructura

5

4

3

2

1

h

h

h

h

h

p5

p4

p3

p2

p1

F

F

F

F

F

5

4

3

2

1

La deriva debe incluirlos efectos torsionalesde toda la estructuray el efecto P-Delta

= = = = i i i-1

5

para mampostera estructuraleste lmite es 0.5% de h pi

Diseo basado en fuerzasPaso 10: Verificacin de las derivas

V.52


Lmites de la DerivaEstructuras de hormign o de acero

1.0 % hpiso

Estructuras de Mampostera

0.5 % hpiso

Diseo basado en fuerzasPaso 10: Verificacin de las derivas (Continuacin...)

V.53


R =

COMBINADO

MUROS DE CARGA

PORTICO

SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA

DUAL

COEFICIENTEDE CAPACIDAD DE DISIPACION

DE ENERGIA

EN ALZADO

EN PLANTA

GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA

MODERADA (DMO)

MINIMA (DMI)

ESPECIAL (DES)

GRADO DE CAPACIDAD DE DISIPACIONR0

DE ENERGIA DEL MATERIAL ESTRUCTURAL

p

p

a

R0 a

p a

R =

COMBINADO

MUROS DE CARGA

PORTICO

SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA

DUAL

COEFICIENTEDE CAPACIDAD DE DISIPACION

DE ENERGIA

EN ALZADO

EN PLANTA

GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA

MODERADA (DMO)

MINIMA (DMI)

ESPECIAL (DES)

GRADO DE CAPACIDAD DE DISIPACIONR0

DE ENERGIA DEL MATERIAL ESTRUCTURAL

p

p

a

R0 a

p a

Paso 11: Obtencin de R (Continuacin)


V.54


El anlisis estructural para las fuerzas ssmicas

de diseo se realiza sin dividir por R

Las derivas se verifican para los

desplazamientos horizontales obtenidos sin

dividir por R

Slo se divide por R en el momento de disear

el elemento

Paso 11: Obtencin de R (Continuacin...)


V.55


R

FUERZAS SISMICAS INTERNAS OBTENIDAS DEL ANALISIS

FUERZAS INTERNAS INELASTICAS DE DISEO

FUERZAS INTERNAS DEBIDAS A CARGAS

MUERTAS, VIVAS, Y OTRAS

==== ( )Coeficientede carga

==== ( )Coeficientesde carga

fuerzas mayoradas

+

debidas al sismo

fuerzas mayoradasdebidas a:

carga muertacarga vivaotras solicitaciones

=fuerzas mayoradas

de diseo

COMBINADASSEGUN EL

TITULO B

DEL

REGLAMENTO

DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALESUTILIZANDO LOS REQUISITOS DEL MATERIALESTRUCTURAL PARA EL GRADO DE CAPACIDADDE DISIPACION DE ENERGIA EN EL RANGOINELASTICO APROPIADO: DES, DMO, o DMI

R

FUERZAS SISMICAS INTERNAS OBTENIDAS DEL ANALISIS

FUERZAS INTERNAS INELASTICAS DE DISEO

FUERZAS INTERNAS DEBIDAS A CARGAS

MUERTAS, VIVAS, Y OTRAS

==== ( )Coeficientede carga

==== ( )Coeficientesde carga

fuerzas mayoradas

+

debidas al sismo

fuerzas mayoradasdebidas a:

carga muertacarga vivaotras solicitaciones

=fuerzas mayoradas

de diseo

COMBINADASSEGUN EL

TITULO B

DEL

REGLAMENTO

DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALESUTILIZANDO LOS REQUISITOS DEL MATERIALESTRUCTURAL PARA EL GRADO DE CAPACIDADDE DISIPACION DE ENERGIA EN EL RANGOINELASTICO APROPIADO: DES, DMO, o DMI

DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE ACUERDO CON LOS REQUISITOS DEL MATERIAL ESTRUCTURAL PARA EL GRADO DE CAPACIDAD DE DISIPACIN DE ENERGA EN EL INTERVALO INELSTICO APROPIADO: DES, DMO DMI

Paso 12 - Obtencin fuerzas de diseo


V.56


Diseo cimentacin

F5

F4

F3

F2

F1

F5

F4

F3

F2

F1

estructura

cimentacin

suelo


V.57






V.58


Diseo por desplazamiento

En la zona del espectro sensible a los desplazamientos, o sea la zona de perodos largos, los desplazamientos totales que se obtienen en la respuesta inelstica, son aproximadamente iguales a los que tendra un sistema elstico con la misma rigidez y sometido al mismo acelerograma. Esta caracterstica se denomina como el principio de las deformaciones iguales.

Desplazamiento

Fuerza

F y

u y uinue

elstico

inelstico

F e

yein uRuu =

V.59



Este aspecto tiene implicaciones muy importantes en

diseo ssmico, dado que una de las verificaciones que

deben realizarse consiste en comprobar que las

deformaciones de la estructura no sean excesivas, y dado

que la estructura en general se sale del intervalo elstico

de respuesta ante la ocurrencia de los movimientos

ssmicos de diseo, estas deformaciones se deben estimar

en el intervalo inelstico de la manera ms precisa

posible.

V.60


Por otro lado, si el dao a elementos estructurales y no

estructurales, est asociado con las deformaciones

inelsticas que se tengan, la rigidez inicial del sistema y su

degradacin son parmetros muy importantes en el buen

comportamiento de la estructura.

El problema de estimar las deformaciones en el

intervalo inelstico se vuelve especialmente complejo

cuando se tiene degradacin de la rigidez, pues el perodo

de vibracin del sistema cambia durante la respuesta de la

estructura a la excitacin ssmica.


V.61



En los trabajos de Shimazaki y Sozen, se encontr que

cuando el perodo de la estructura era mayor que un valor

caracterstico TC del acelerograma, la energa que entraba al

sistema era constante o disminua, independientemente de la

resistencia del sistema, Fy.

Adems se encontr, que cuando el perodo del sistema era

mayor que el perodo caracterstico, T > TC,

independientemente de la resistencia del sistema Fy; el

desplazamiento mximo inelstico um, tendera a ser igual al

del espectro elstico de desplazamientos, confirmando el

principio de desplazamientos iguales.

V.62


Perodo caracterstico de temblor, Tg

El perodo caracterstico del temblor se define como el

menor perodo al cual el espectro de energa, para

= 10 %, deja de aumentar. Este perodo coincide con el punto donde las aceleraciones aproximadamente

constantes del espectro de aceleraciones termina.

En la respuesta inelstica el desplazamiento alarga el

perodo, y si el aumento de perodo aumenta la energa

que entra al sistema, entonces el sistema debe

desplazarse ms para poder disipar este aumento de

energa.


V.63


Perodo caracterstico

0.001

0.010

0.100

1.000

0.01 0.1 1 10

Perodo, T (s)

Energa

2E/m(m/s)

El Centro

Miyagi

Santa Barbara

Pacoima Dam


V.64


Perodo caracterstico

0.001

0.010

0.100

1.000

0.01 0.1 1 10

Perodo T, (s)

Energa

(m/s)

Castaic

Corralitos NS Mxico EW

Via del Mar


V.65

2E/m



Shimazaki y Sozen explican cualitativamente este

fenmeno indicando que la energa que entra al

sistema se mantiene constante cuando el sistema

tiene un perodo de vibracin inicial mayor que TC,

pues la degradacin de la rigidez alarga este

perodo y entonces no se presenta un aumento en

la energa que entra al sistema y no la hay

suficiente para producir un aumento de la

deformacin inelstica.

V.66


Por otro lado, si el sistema tiene un perodo de

vibracin T < TC, un aumento en el perodo del

sistema causado por la degradacin de rigidez,

conduce a un aumento de la energa que entra al

sistema y entonces se presenta una deformacin

inelstica mxima mayor que la mxima elstica.


V.67



Otro aspecto muy importante encontrado en estos

estudios consisti en identificar que bajo ciertas

condiciones del perodo de la estructura y su resistencia

en la base, para perodos iniciales del sistema T < TC,

tambin las deformaciones inelsticas se mantenan

iguales o menores que las elsticas. La condicin anterior

fue formulada por Shimazaki y Sozen de la siguiente

manera para sistemas estructurales cuya respuesta

histertica es similar a la de elementos de hormign

reforzado:

es vlida si:

RD 1 0.

RR RT++++ 1 0.V.68


Diseo por desplazamientos

es vlida si:

donde:

(Relacin de desplazamientos)

(Relacin de resistencias)

(Relacin de perodos)

RR RT++++ 1 0.

RD 1 0.

e

in

u

uRD =

e

y

F

FRR =

C

ef

T

TRT =

V.69


Diseo por desplazamientos

Ahora bien, el periodo efectivo, Tef, es el periodo resultante despus de la degradacin de la rigidez, que para el final del intervalo inelstico podra alcanzar el 50 % de la original. De tal manera, el periodo efectivo puede estimarse as:

m

kT

ef

ef5.0

22 pipi==

V.70

pipi 2

5.0

12

5.0

1==

m

kTef

2

2

1

1

5.0

1TTTTef ===



Entonces, si la siguiente relacin se cumple, los desplazamientos inelsticos son iguales, o menores, que los elsticos.

T = perodo original de la estructura

TC = perodo caracterstico del sismo

Vy = corte basal resistente de la estructura

Ve = corte basal solicitado elsticamente

1.0V

V

T

2T

e

y

C

+

V.71


1. Definir el sismo de diseo en trminos de una aceleracin mxima del terreno, Ate, y un perodo

caracterstico, TC.

2. Definir la deriva aceptable para la edificacin, en funcin de su contenido y uso, poniendo especial

atencin a las derivas admisible para los elementos no

estructurales.

3. Dimensionar la estructura para las cargas verticales que la afectan, utilizando secciones para los elementos

estructurales dentro de los limites tradicionales en el

lugar.

Diseo por desplazamientoProcedimiento

V.72


4. Calcular dinmicamente el perodo fundamental, T, de la edificacin, empleando inercias no fisuradas, y luego

convertirlo en perodo efectivo Tef, por medio de

5. Calcular la deriva promedio de edificio m, que puede estimarse como el desplazamiento total medido en la

cubierta, dividido por la altura de la cubierta con respecto

al nivel del suelo:

2TTef =


V.73

cub

cubm

h

=


Ahora bien, la respuesta de la estructura, a la altura de la cubierta, puede estimarse con base en la respuesta de un SUGDL equivalente. As, la respuesta espectral de un SUGDL ser:

2SUGDL

SUGDL

A=


V.74

A su vez,

gAFA aaSUGDL =



V.75

Por lo tanto:

222 42 pipiTgAF

T

gAFgAF aaaaaaSUGDL

=

=

=

La respuesta de la estructura ser proporcional a la del SUGDL, as que:

SUGDLCub =



V.76

Pero la respuesta buscada es la de la rigidez degradada:

Y la deriva promedio ser:

22 4

2

4 pi

pi

=

=

TgAFTgAF aaefaaCub

222 pi

TgAF aaCub

=

Cub

aam

h

TgAF 1

22 2

=

pi

En general, la deriva mxima puede estimarse como:

mmx = 5.1


6. Verificar si mx cumple la deriva aceptable propuesta en el paso 2.

7. Calcular las reas de refuerzo de los elementos con base en las cargas verticales y las fuerzas de viento, de acuerdo con el

Cdigo aplicable, y cumpliendo sus mnimos.


V.77


8. Calcular el corte basal resistente de la estructura utilizando anlisis lmite y verificando que cumple la expresin:

9. Despiezar la estructura de tal manera que se eviten fallas frgiles a los niveles de deriva prescritos (cortante,

adherencia, aplastamiento por falta de confinamiento, etc.).

La estructura disipa energa en flexin, por lo tanto la

resistencia a cortante debe ser mayor que el cortante que se

desarrolla al presentarse las articulaciones plsticas en los

extremos de los elementos.

61

=

C

efy

T

TC


V.78


El procedimiento de diseo consiste en validar los

desplazamientos que se obtienen, sin que lo primordial sea

la resistencia de la estructura.

En un extremo el procedimiento indica, que una estructura

adecuadamente detallada por efectos de confinamiento y

de resistencia al corte por plastificacin, puede disearse

solo para carga vertical, siempre y cuando sus

desplazamientos estn dentro de niveles tolerables de

deformacin y se cumpla un corte basal resistente mnimo.


V.79


VDISEO SISMO RESISTENTE




V.80


Ley 400 de 1997Ley 400 de 1997Ley 400 de 1997Ley 400 de 1997Decretos 33 y 34 de 1998Decretos 33 y 34 de 1998Decretos 33 y 34 de 1998Decretos 33 y 34 de 1998Decreto 2809 de 2000Decreto 2809 de 2000Decreto 2809 de 2000Decreto 2809 de 2000Decreto 52 de 2002Decreto 52 de 2002Decreto 52 de 2002Decreto 52 de 2002

V.81


Resea histrica

V.82

Hasta los 30s: Normas europeas y estadounidenses (Requisitos del Joint Committee onReinforced Concrete, Antecesor del ACI 318).

Despus de los 30s: Currculo acadmico basado en textos estadounidenses, es decir, en el ACI 318.


V.83

Resea histrica

1974 - Traduccin del SEAOC.

1977 - Traduccin autorizada del ACI 318-77.

Comit para cdigo de edificaciones de hormign (ICONTEC).

1979 - Traduccin del ATC 3-06.


V.84

Resea histrica

1983 ICONTEC publica la norma NTC 2000 (Basada en el ACI 318-77).

Un fuerte temblor afecta Popayn.

La presidencia ordena la elaboracin de un cdigo obligatorio para construccin.

Norma AIS 100-83 (Basada en AIS 100-81).


V.85

Resea histrica

1984 7 de junio: Promulgacin del Decreto Ley 1400 que adopta el Cdigo Colombiano de Construcciones Sismo

Resistentes, basado en: Norma AIS 100-83 (AIS)

NTC 2000 (ICONTEC)

Cdigo de construcciones metlicas (FEDESTRUCTURAS)


V.86

Resea histrica

1993 1997 - AIS 100-97 (AIS)

1997 Proyecto de Ley de los Ministerios del Interior, Desarrollo (Viceministerio de vivienda), Minas (Ingeominas) y Transporte.

19 de agosto: Ley 400

Crea la Comisin Permanente para el Rgimen de Construcciones Sismo Resistentes


V.87

Resea histrica

1998 a 2002 Decreto 33 del 9 de enero de 1998.

Reglamento de la Ley 400 de 1997: Promulgacin de las NSR-98.

Decreto 34 del 8 de enero de 1999.

Decreto 2809 del 29 de diciembre de 2000.

Decreto 52 del 18 de enero de 2002.


V.88

Resea histrica

NSR-98 VS CCCSR-84 Modificaciones al reglamento:

Decretos reglamentarios.

Cinco nuevos ttulos: G: Estructuras de madera. H: Estudios geotcnicos. I: Supervisin tcnica. J: Proteccin contra el fuego. K: Aspectos complementarios.

Reduccin del lmite de la deriva: 1%

Sistema internacional de unidades.


Por qu actualizar ?

V.89

Actualizacin de las normas base (ACI, AISC, etc.).

Enmiendas y complementos.Lecciones de sismos y otros eventos.Estado del arte relevante:

Nuevas metodologas. Desarrollo e investigacin nacional e internacional.


Quines participan ? Ministerios de Transporte , Desarrollo e

Interior Direccin Nacional para la Prevencin y

Atencin de Desastres Instituto de Investigaciones en

Geociencias, Minera y Qumica -INGEOMINAS

Superintendencia Bancaria Departamento Administrativo de

Planeacin Distrital de Bogot D. C. Sociedad Colombiana de Ingenieros - SCI Sociedades Regionales de la Sociedad

Colombiana de Ingenieros Sociedad Colombiana de Arquitectos -

SCA Asociacin Colombiana de Ingeniera

Estructural- ACIES Asociacin de Ingenieros Estructurales de

Antioquia Sociedad Colombiana de Geotcnia Seccional Colombiana del American

Concrete Institute - ACI Camacol Nacional Camacol Seccionales Antioquia,

Cundinamarca y Valle

Instituto Colombiano de Normas Tcnicas -

ICONTEC Instituto Colombiano de

Productores de Cemento - ICPC

Asociacin Colombiana de Productor de

Concreto - ASOCRETO Aceras Paz del Ro Universidad de los Andes Universidad Javeriana Universidad Nacional Bogot Universidad Nacional Medelln Universidad Nacional Manizales Universidad del Cauca Universidad Industrial de Santander Universidad del Quindo Universidad del Valle Universidad Eafit - Medelln y ms de 500 profesionales dentro

de los que se cuentan ingenieros, arquitectos y abogados.

V.90


ESQUEMA JURDICO

V.91

META LEY(Obligatorio)


ESQUEMA JURDICO

V.92


Reglamentacin(Obligatorio)

Criterios de desempeo

Requisitos de

desempeo

META


ESQUEMA JURDICO




Requisitos de

desempeo

META

VerificacinMtodosProcedimientos

Soluciones satisfactorias


Requisitos de

desempeo

META

Guas y Manuales(Opcional)


ESQUEMA JURDICO

VerificacinMtodosProcedimientos

Soluciones satisfactorias


Requisitos de

desempeo

META

D

I

S

E

O

V

E

R

I

F

.

Normas(Opcional)


LEY(Obligatorio)


BASE CONCEPTUAL

1920 1940 1960 1980 2000 2020

Bsico AlternativoTENSIONES ADMISIBLES

Evolucin de los mtodos de diseo


BASE CONCEPTUAL

BsicoSEGURIDAD ESTADOS LMITE

1920 1940 1960 1980 2000 2020

Bsico Alternativo

SEGURIDAD

TENSIONES ADMISIBLES



BASE CONCEPTUAL

RESTAURABILIDADDISEO PLSTICO

BsicoSEGURIDAD ESTADOS LMITE

1920 1940 1960 1980 2000 2020

Bsico Alternativo

SEGURIDAD




BASE CONCEPTUAL

1920 1940 1960 1980 2000 2020

Bsico Alternativo

BsicoSEGURIDAD

RESTAURABILIDAD

FUNCIONALIDAD, DURABILIDADY SOSTENIBILIDAD


ESTADOS LMITE

DISEO PLSTICO

DESEMPEO



CDIGOSCdigos actuales:

Guas simples determinsticas

Criterios basados en experiencia

Pobre clasificacin ambiental

Relacin desempeo/vida til: Implcita

(~ 50 aos)


Codificacin basada en desempeo:Modelos de degradacin

Parmetros de materiales

Acciones ambientales detalladas

Cuantificacin estadstica

Seleccin de vida til

CDIGOS

Relacin desempeo/vida til: Explcita

Anlisis de falla estadstico


Simplificacin?Concepcin

Especificaciones basadas en complejidad estructural.

Mayora de edificaciones no complejas.

CDIGOS

Procedimientos de diseo Construccin cronolgica

Organizacin confusa

Metodologa pobremente definidas

Edificios altos

Edificios bajos

Puentes de gran luz

Viento Sismo

101.00.10.010.001FRECUENCIA, Hz


Ley 400 de 1997

Ttulo I - Objeto y Alcance

Ttulo II - Definiciones

Ttulo III - Diseo y Construccin Responsabilidades

Otros materiales y mtodos alternos de diseo y construccin

Ttulo IV - Revisin de los diseos

Ttulo V - Supervisin tcnica de la construccin

Ttulo VI - Profesionales Calidades y requisitos

Diseadores

Revisores de diseos

Directores de construccin

Supervisores tcnicos

V.102


Ley 400 de 1997

Ttulo VII - Comisin asesora permanente para el rgimen de construcciones sismo resistentes

Ttulo VIII - Potestad reglamentaria Decretos reglamentarios

Alcance y temario tcnico y cientfico

Ttulo IX - Responsabilidades y Sanciones

Ttulo X - Disposiciones finales

V.103


CONTENIDO DE LA NSR-98TITULO TEMA OBSERVACIONES

A REQUISITOS GENERALES DE DISEO YCONSTRUCCION SISMO RESISTENTE

Actualizado

B CARGAS ActualizadoC CONCRETO ESTRUCTURAL ActualizadoD MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL ActualizadoE CASAS DE UNO Y DOS PISOS ActualizadoF ESTRUCTURAS METALICAS ActualizadoG ESTRUCTURAS DE MADERA NuevoH ESTUDIOS GEOTECNICOS NuevoI SUPERVISION TECNICA NuevoJ REQUISITOS PARA FUEGO NuevoK OTROS REQUISITOS COMPLEMENTARIOS Nuevo

V.104


CONTENIDO DE LA NSR-09TITULO TEMA OBSERVACIONES

A REQUISITOS GENERALES DE DISEO YCONSTRUCCION SISMO RESISTENTE

Actualizado

B CARGAS ActualizadoC CONCRETO ESTRUCTURAL ActualizadoD MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL ActualizadoE CASAS DE UNO Y DOS PISOS ActualizadoF ESTRUCTURAS METALICAS ActualizadoG ESTRUCTURAS DE MADERAH ESTUDIOS GEOTECNICOSI SUPERVISION TECNICAJ REQUISITOS PARA FUEGOK OTROS REQUISITOS COMPLEMENTARIOS

V.105

ActualizadoActualizadoActualizadoActualizadoActualizado


REQUISISTOS

SISMICOS

V.106


Sistema de Unidades

V.107


TITULO A

REQUISITOS GENERALES DE DISEO Y CONSTRUCCION

SISMO RESISTENTE

V.108


TITULO A

A.1 - Introduccin

A.2 - Zonas de Amenaza Ssmica y

Movimientos Ssmicos de Diseo

A.3 - Requisitos Generales de Diseo

Sismo Resistente

A.4 - Mtodo de la Fuerza Horizontal

Equivalente

A.5 - Mtodo del Anlisis Dinmico

A.6 - Requisitos de la Deriva

A.7 - Interaccin Suelo-Estructura

V.109


TITULO A

A.8 - Efectos Ssmicos Sobre Elementos que No

Hacen Parte del Sistema de Resistencia

Ssmica

A.9 - Elementos No Estructurales

A.10 - Edificaciones Construidas Antes de la

Vigencia de la Presente Versin del Reglamento

A.11 - Instrumentacin Ssmica

A.12 - Requisitos Especiales para Edificaciones

Indispensables del Grupo de Uso IV

A.13 - Definiciones y Nomenclatura

V.110


TITULO A

Apndice A-1 - Recomendaciones Ssmicas para

Algunas Estructuras que se Salen del Alcance del

Reglamento

Apndice A-2 - Recomendaciones para el Clculo de

los Efectos de Interaccin Dinmica Suelo-Estructura

Apndice A-3 - Procedimiento Alterno para la

Definicin de los Efectos Locales

Apndice A-4 - Valores de Aa y Ad y Definicin de la Zona de Amenaza Ssmica de los Municipios

Colombianos

V.111


QU HAY EN EL TTULO A ?

V.112


CAPITULO A.1INTRODUCCIN

Defensa de la vida y de la propiedad

Se aclara el procedimiento de diseo

Se amplan el uso de materiales y mtodos

alternos de diseo y construccin

Se definen los requisitos para presentacin

de planos y memorias

Se definen la idoneidad requerida de

supervisores tcnicos, diseadores y

revisores de diseos. V.113


PROPSITO DE LAS NORMAS

El Reglamento establece criterios para la construccin y

diseo de edificaciones que:

puedan verse sometidas a fuerzas ssmicas y otras fuerzas

impuestas por la naturaleza o su uso, con el fin de reducir a

un mnimo el riesgo de la prdida de la vida.

da requisitos adicionales para que ciertas edificaciones

indispensables para la recuperacin posterior a un sismo

puedan seguir funcionando despus de su ocurrencia.

adems establece procedimientos para defender, en alguna

medida, el patrimonio del Estado y de los ciudadanos.

V.114


PROPSITO DE LAS NORMAS

Una edificacin diseada siguiendo los requisitos de este Reglamento debe ser capaz de resistir, adems de las fuerzas que le impone su uso, temblores pequeos sin dao, temblores moderados sin dao estructural,

pero posiblemente, con algn dao en

elementos no estructurales, y un temblor fuerte

sin colapso o prdida de vidas humanas.

V.115


ALCANCE DEL REGLAMENTO

El Reglamento contiene los

requisitos mnimos

para el diseo y construccin de edificaciones nuevas

V.116



Da los requisitos para la adicin, modificacin y remodelacin del sistema estructural de edificaciones construidas antes de la vigencia de la

presente versin del Reglamento.

Establece requisitos especiales para el diseo y construccin sismo resistente de edificaciones indispensables para la recuperacin de la comunidad con posterioridad a la ocurrencia de un sismo.

V.117



No cubre el diseo y construccin de estructuras especiales tales como puentes, torres de transmisin, torres y equipos industriales, muelles, estructuras hidrulicas y todas aquellas estructuras cuyo comportamiento dinmico difiera del de edificaciones convencionales o no estn cubiertas dentro de las limitaciones de cada uno de los materiales estructurales prescritos dentro de este Reglamento.

V.118


PROCEDIMIENTO DE DISEO

GENERAL - La estructura de las edificaciones cubiertas por el alcance de este Reglamento debe disearse para que tenga resistencia y rigidez adecuadas ante las cargas mnimas de

diseo prescritas y debe, adems, verificarse que dispone de rigidez adecuada para limitar la deformabilidad ante las cargas de servicio, de tal manera que no se vea afectado el funcionamiento de la edificacin.

V.119



CASAS DE UNO Y DOS PISOS

Las edificaciones de uno y dos pisos deben disearse de acuerdo con los Captulos A.1 a A.13 de este Reglamento. Las casas de uno y dos pisos del grupo de uso I, que no formen parte de programas de ms de quince unidades de vivienda ni tengan ms de 3 000 m de rea en conjunto, pueden disearse alternativamente de acuerdo con los requisitos del Ttulo E de este Reglamento.

V.120



CONSIDERACIONES ESPECIALES

En toda edificacin del grupo de uso I, que tenga ms de 3000 m de rea en conjunto, o ms de quince unidades de vivienda, y en todas las edificaciones de los grupos de usos II, III y IV, deben considerarse los siguientes aspectos especiales en su diseo y construccin:

V.121


PROCEDIMIENTO DE DISEO CONSIDERACIONES ESPECIALES

(a) influencia del tipo de suelo en la respuesta ssmica de las edificaciones,

(b) potencial de licuacin del suelo en el lugar,

(c) posibilidad de falla de taludes debida al sismo,

(d) comportamiento en grupo del conjunto ante solicitaciones ssmicas,

elicas y trmicas de acuerdo con las juntas que tenga el proyecto,

(e) especificaciones complementarias acerca de la calidad de los

materiales a utilizar y del alcance de los ensayos de comprobacin

tcnica de la calidad real de estos materiales,

(f) verificacin de la concepcin estructural de la edificacin desde el

punto de vista de cargas verticales y fuerzas horizontales, y

(g) obligatoriedad de una supervisin tcnica, profesionalmente calificada,

de la construccin.

V.122


CAPITULO A.2ZONAS DE AMENAZA SISMICA Y


Mapas de Amenaza Ssmica

Parmetro Av (No se considera Aa)

Perfiles de suelo S1 a S4

Opcin de definir S en funcin de SPT, vs y su Grupos de uso I a IV

Valor mnimo en el Espectro de Diseo

Se permite el uso de familias de acelerogramas

Requisitos para estudios de microzonificacin

V.123


VALOR MNIMO DEL ESPECTRO!

CUIDADO CON LOS PROGRAMAS DE COMPUTADOR !

V.124


CAPITULO A.3REQUISITOS GENERALES DE DISEO SISMO

RESISTENTE

Cuatro sistema estructurales, incluyendo el Combinado

Requisitos para combinacin de sistemas estructurales (en

altura y en planta)

Restricciones especiales para edificaciones irregulares

Se aceptan mtodos inelsticos de anlisis

Se define la rigidez para utilizar en el anlisis

Aclaracin de los efectos ortogonales

Requisitos de torsin en el piso

Requisitos para los diafragmas de piso

Tablas de sistemas estructurales, indicando zona de amenaza

donde se permiten, valor de R y altura mxima.V.125


CAPITULO A.4MTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL

EQUIVALENTE

Ecuaciones para el clculo del

Perodo Fundamental Aproximado Ta

Requisitos mnimos que debe cumplir

el anlisis estructural en el uso del

Mtodo de la Fuerza Horizontal

Equivalente

V.126


Clculo del Perodo

( )

( )

=

==n

i

ii

n

i

ii

fg

w

T

1

1

2

2

pi

V.127


Clculo del Perodo

Ct= 0.08 para prticos de concreto

Ct= 0.09 para prticos de acero estructural.

Ct= 0.05 para los otros tipos

43

nta hCT =

V.128


Clculo del PerodoMuros de Concreto o de Mampostera

CA

t

c

====0 075.

A AD

hc e

e

n

==== ++++

0 22

.

V.129


CAPITULO A.5MTODO DEL ANLISIS DINMICO

Anlisis Modal a Anlisis Dinmico

Se definen los modelos matemticos que pueden utilizarse

Nmero de modos de vibracin que deben emplearse en el

anlisis modal

Se permiten mtodos dinmicos inelsticos

Requisitos mnimos que debe cumplir el anlisis

estructural dinmico

V.130


CAPITULO A.6REQUISITOS DE LA DERIVA

Lmites de deriva dependientes del material

estructural

La deriva debe incluir los efectos de torsin

de toda la estructura

La deriva debe incluir los efectos P-Delta

Requisitos para separacin entre

estructuras adyacentes

V.131


Clculo de la Deriva

tot j cm j t j pd j, , , ,==== ++++ ++++

max , ,i

tot j

i

tot j

i

j

====

==== 1

2

1

2

V.132


Clculo de la Deriva

Piso i

Piso i-1

max

i

i

1

tot,x

itot,x

i

1

tot,y

itot,y

i

1

tot,y

i

1

tot,x

i itot,y

1

tot,y

i itot,x

1

tot,x

V.133


Lmites de la Deriva

Estructuras de hormign o de acero

1.0% hpiso

Estructuras de Mampostera

0.50% hpisoV.134


CAPITULO A.7INTERACCION DINAMICA SUELO-ESTRUCTURA

Se dan los principios generales de

Interaccin suelo-estructura y se insiste en

el criterio del ingeniero

Se dan requisitos acerca de la informacin

geotcnica requerida

En el Apndice A-2 se incluye la

metodologa que traa el ATC-3

V.135


CAPITULO A.8 EFECTOS SISMICOS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE NO HACEN PARTE DEL SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA

Efectos ssmicos sobre: escaleras, rampas,

tanques, elementos de cubierta, elementos

secundarios de las losas, apoyos de equipos,

etc.

Se definen las fuerzas ssmicas de diseo

para estos elementos

V.136


CAPITULO A.9 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

Requisitos ssmicos para elementos de:

(a) acabados y elementos arquitectnicos y decorativos

(b) instalaciones hidrulicas y sanitarias

(c) instalaciones elctricas

(d) equipos mecnicos e instalaciones especiales

Se define el grado de desempeo mnimo

Se define quin es el diseador responsable

Se definen los criterios de diseo

V.137


Basados en la Norma AIS 150

Requisitos para adiciones,

modificaciones y remodelaciones

Anlisis de vulnerabilidad ssmica

CAPITULO A.10EDIFICACIONES CONSTRUIDAS ANTES DE LA VIGENCIA DE LA

PRESENTE VERSION DEL REGLAMENTO

V.138


CAPITULO A.11 INSTRUMENTACIN SSMICA

Se define el tipo de instrumento

Se define en que tipo de edificacin se

deben colocar en las diferentes zonas

de amenaza ssmica

Se define quin corre con qu gastos

V.139


CAPITULO A.12 REQUISITOS ESPECIALES PARA EDIFICACIONES

INDISPENSABLES DEL GRUPO DE USO IV

Cubre edificaciones cuya operacin no puede

desplazarse a otro lugar (hospitales, centrales de

comunicacin, etc.)

Define los movimientos ssmicos para el Umbral de

Dao

Requiere que la edificacin permanezca en el

intervalo elstico para los movimientos ssmicos

del umbral de dao

Requisitos de deriva para el umbral de dao

V.140


CAPITULO A.13DEFINICIONES Y NOMENCLATURA DEL

TITULO A

V.141


IRREGULARIDAD TORSIONALusar p = 0.9

11 21 22

>>>>++++

.

1

2

V.142


RETROCESOS EN LAS ESQUINASusar p = 0.9

A B o C D>>>> >>>>0 15 0 15. .

AB CD

V.143


IRREGULARIDAD DEL DIAFRAGMAusar p = 0.9

C D A B >>>> 0 5. (((( ))))C D C E A B ++++ >>>> 0 5.

AB

CDA

B

C

D

E

V.144


DESPLAZAMIENTO DEL PLANO DE ACCIN

usar p = 0.8

Desplazamientoplano de accin

Direccin bajoestudio

V.145


SISTEMAS NO PARALELOSusar p = 0.9

PLANTA

Sistemas no paralelos

V.146


A

B

C

D

E

F

PISO FLEXIBLEusar a = 0.91

(((( ))))

K K

o

KK K K

C D

CD E F


CAMBIO EN LA DISTRIBUCIN DE MASAS

usar a = 0.9

A

B

C

D

E

F

w w

o

w w

D E

D C

>>>>

>>>>

1 50

1 50

.

.

V.148


IRREGULARIDAD GEOMTRICAusar a = 0.9

A

B

C

D

E

F

a

b

a b>>>>1 30.

V.149


DESPLAZAMIENTO DENTRODEL PLANO DE ACCIN

usar a = 0.8

A

B

C

D

E

F

a

bb a>>>>

V.150


PISO DBILusar a = 0.8

A

B

C

D

E

F

Resist R esistB C


TORSION DE TODA LA ESTRUCTURA

V.152


TORSION ACCIDENTAL

centromasa

a

b

0.10 a

Fy

PLANTA V.153


GRUPOS DE USO

Grupo IV - Instalaciones Indispensables

Grupo III - Edif. de Atencin a la Comunidad

Grupo II - Estructuras de Ocupacin Especial

Grupo I - Las otras

V.154


ESPECTRO DE DISEO

Perodo (seg)0

SAS

I

Ta

a====12 23.

T

(g)Sa

T,

S A Ia a====25.

S A Ia a====0.5

LTC

S==== 2.423

TL

0.30 seg

Para anlisis dinmico, solomodos diferentes al fundamentalen cada direccin principal en planta

S A Ia a====

Este espectro est definido paraun coeficiente de amortiguamientoigual al 5 por ciento del crtico

Nota:

S==== 0.4823

TCV.155


ESPECTRO DEL UMBRAL DE DAO

.0

Perodo (seg)

(g)

0

SAS

I

Tad

d====1.5

Sad

T,

S A Iad d====3

Td

S==== 0.50Td

0.25

S A Iad d====

Este espectro est definido paraun coeficiente de amortiguamientoigual al 2 por ciento del crtico

Nota:

V.156


ConstrucciConstrucciConstrucciConstruccin y Supervisin y Supervisin y Supervisin y Supervisin Tn Tn Tn Tcnicacnicacnicacnica

V.157


QUE INDICARON LOS TEMBLORES RECIENTES ?

Buen comportamiento estructural de

las edificaciones contrudas de

acuerdo con el Decreto 1400/84

Mal comportamiento de los elementos

no estructurales de las edificaciones

contrudas de acuerdo con el Decreto

1400/84

V.158


QU HAY NECESIDAD DE CAMBIAR EN LA PRCTICA CONSTRUCTIVA ACTUAL ?

Estructuras ms rgidas ante

cargas laterales

Edificaciones con acabados que se

comporten mejor ante los sismos

Edificaciones menos irregulares

V.159


QU ES PRIORITARIO ?

Cambio a edificaciones con mayor

cantidad de muros estructurales

Nuevos tipos de acabados menos

frgiles

Nuevos sistemas de construccin

de fachadas

V.160


EL RETOEl reto es para:

los arquitectos - involucrandose en el problema ssmico, diseando edificaciones y acabados menos vulnerables ssmicamente,

los ingenieros - buscando soluciones estructurales ms rgidas y seguras,

los constructores y los supervisores tcnicos -propugnando una mejor calidad de los acabados y de la estructura, y

los fabricantes de materiales - introduciendo al mercado materiales menos frgiles y de mejor comportamiento ssmico.

V.161


Contina en el archivoNO ESTRUCTURALES.PPT

05-sismo resistencia

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