MANUAL DE DISEÑO SISMICO PARA BOLIVIA.pdf

MANUAL DE DISEÑO SISMORESISTENTE PARA BOLIVIA

ING. PATRICK PUTNAM P. 2016

A) PRINCIPIOS DEL DISEÑO SISMORESISTENTE El principio fundamental del presente manual es: -

Preservar la vida humana

Otros principios del presente manual son:

-

Mantener los servicios Hospitalarios funcionales Reducir el daño a la propiedad

Dado que es imposible conseguir una protección total de todas las estructuras frente a todos los sismos, es que se establecen los siguientes principios de diseño. -

Frente a un sismo severo la estructura no debería colapsar ni causar la pérdida de vidas humanas. La estructura podría sufrir daños irreparables. Frente a sismos moderados la estructura podría sufrir daños reparables. Frente a sismos leves la estructura no debería sufrir daños.

B) COMPRENSION DEL ORIGEN DE LOS SISMOS EN BOLIVIA En Bolivia tenemos dos zonas principales que originan los sismos: -

La primera y la más conocida, pero la menos influyente es la unión convergente de las placas de Nazca con la Sudamericana, donde la placa de Nazca debido a la convergencia entre ambas placas, subduce debajo de la placa sudamericana a una velocidad de entre 6.1 cm/año a 8.5 cm/año. Los sismos se originan cerca de la superficie de contacto de ambas placas, es decir cerca de las costas de Perú y Chile. Estos sismos son los que generan las aceleraciones en la Zona 4 de la zonificación sísmica de Bolivia (con una aceleración horizontal de diseño de 0.20g o 195 cm/seg 2, correspondiente a la aceleración que generaría un sismo que tenga una probabilidad de ocurrencia de 10% en los 50 años de vida útil de la estructura).

-

La segunda, que es la menos conocida pero la más importante para Bolivia es la unión en convergencia sin subducción entre la placa secundaria Altiplano (menos rígida) y la placa sudamericana (más rígida). La placa de Nazca empuja a la placa Altiplano hacia el Este y esta converge contra la placa Sudamericana (que a su vez se desplaza hacia el oeste) a una velocidad de entre 3.5 cm/año a 4.5 cm/año, lo que genera un pliegue entre ambas placas y el levantamiento de la placa Altiplano (Altiplano con limite Este en la Cordillera Oriental) y la respectiva liberación de energía por fractura y fricción principalmente, que generan los sismos más severos ocurridos en nuestro país Estos sismos son los que generan las aceleraciones en la Zona 5 de la zonificación sísmica de Bolivia (con una aceleración horizontal de diseño de 0.25g o 245 cm/seg 2, correspondiente a la aceleración que generaría un sismo que tenga una probabilidad de ocurrencia de 10% en los 50 años de vida útil de la estructura) y las aceleraciones de las Zonas 3, 2,1 con aceleraciones horizontales de diseño de 0.15g, 0.10g y 0.05g respectivamente.

PROCEDIMIENTO PARA HACER LA ZONIFICACION SISMICA PARA DISEÑO SISMORESISTENTE.

CATALOGO SISMICO HISTORICO ZONIFICACION SISMICA POR OCURRENCIA CATALOGO SISMICO INSTRUMENTAL

+

Zonificacion Sismica OSC

CATALOGO SISMICO INSTRUMENTAL

+ MAPA SISMOTECTONICO

INFORMACION GEO TECTONICA

=

DETERMINACION DE ACELERACIONES DE DISEÑO PARA SISMO CON PROBABILIDAD DE OCURRENCIA DEL 10% EN 50 AÑOS (PERIODO DE RETORNO T=475 AÑOS) A PARTIR DE LAS ACELERACIONES DETERMINADAS POR DATOS OBTENIDOS “POR OCURRENCIA”. CONTROL DE FRONTERA CON PAISES VECINOS.

C) ZONIFICACION PARA DISEÑO SISMORESISTENTE PARA BOLIVIA

En la siguiente tabla se muestran los valores de aceleración máxima del terreno como fracción de la gravedad, con una probabilidad de ocurrencia del 10% de ser superada en los 50 años de vida útil de la estructura. ACELERACION DEL TERRENO Z=at/g ZONA Z ZONA 1 0.05 ZONA 2 0.10 ZONA 3 0.15 ZONA 4 0.20 ZONA 5 0.25 Como podemos ver en el mapa de zonificación sísmica de Bolivia, se marcó en las fronteras los valores de las aceleraciones de diseño de las normas de los países vecinos y podemos ver la gran coherencia de esta zonificación, por ejemplo: -

-

-

-

-

-

-

Al Oeste, la norma Chilena sísmica NCh433 en la frontera con Bolivia en los departamentos de Oruro y Potosí, tiene una aceleración de diseño de 0.20g; en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 4 que es también de 0.20g. Al Oeste, la norma peruana de diseño sismo resistente E030, en su frontera con el departamento de La Paz tiene una aceleración de diseño de 0.30g, en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 5 que tiene una aceleración de diseño de 0.25g. Valores bastante próximos. Al Oeste, la norma Peruana de diseño sismoresistente E030, en su frontera con el departamento de Pando tiene una aceleración de diseño de 0.15g; en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 3 que es también 0.15g. Al Norte, la norma Brasilera de diseño sismoresistente NBR15421, en su frontera con el primer tercio del departamento de Pando tiene una aceleración de diseño de 0.15g; en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 3 que es también 0.15g. Al Norte, la norma Brasilera de diseño sismoresistente NBR15421, en su frontera con el resto del departamento de Pando y prácticamente con todo el departamento del Beni, tiene una aceleración de diseño de 0.10g; en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 2 que es también 0.10g. Al Este, la norma Brasilera de diseño sismoresistente NBR15421, en su frontera con el departamento de Santa Cruz, tiene una aceleración de diseño de 0.05g; en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 1 que es también 0.05g. Al Sur Este, la república del Paraguay no cuenta con norma de diseño sismoresistente, sin embargo de acuerdo a la Zonificación sísmica de Sudamérica presentada por el Ing. Néstor Luis Sánchez, en su frontera Bolivia presenta una aceleración con probabilidad de ocurrencia del 10% en 50 años de entre 0.05g y 0.10g. en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a las zonas 1,2 (frontera con Santa Cruz) y 3 (fronteras con Chuquisaca y Tarija) que son 0.05g, 0.10g (para Santa Cruz) y 0.15g (para Chuquisaca y Tarija).

-

-

Al Sur, el reglamento Argentino CIRSOR 103, en su frontera con el departamento de Tarija, tiene una aceleración de diseño de 0.15g y 0.25g en Bermejo; en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 5 que es también 0.25g. Al Sur, el reglamento Argentino CIRSOR 103, en su frontera con el departamento de Potosí, tiene una aceleración de diseño de 0.15g; en esa misma frontera nuestra zonificación corresponde a la zona 4 que tiene una aceleración de diseño de 0.20g. Valores bastante próximos.

Si se desea determinar aceleraciones de diseño para otras probabilidades y /o para periodos de tiempo diferente, se hará la determinación mediante las siguientes ecuaciones: 𝑇𝑥 𝑘 𝑎𝑥 = 𝑎1 ( ) 𝑇1 ax;

Aceleración para un periodo de retorno Tx

Tx;

Periodo de retorno para una probabilidad de ocurrencia p en un número de años n

K;

Factor que varía de 0.25 a 0.35 (diseños normales k=0.25; Diseños importantes K=0.35)

p;

Probabilidad de ocurrencia

n;

Número de años

a1;

Aceleración para una probabilidad de ocurrencia del 10% en 50 años (Zonas 1, 2, 3, 4 y 5)

T1;

Periodo de retorno para una probabilidad de ocurrencia de 10% en 50 años (T = 475 años) 𝑇=

1 1⁄ 𝑛

1 − (1 − 𝑝)

Por ejemplo para el diseño de aisladores sísmicos de base con o sin núcleo de plomo se realiza el diseño para una probabilidad de ocurrencia del 2% en un periodo de 50 años con k = 0.25 Tx para p = 2% (p = 0.02) y para n = 50años Tx = 2475 años 2475 0.25 𝑎𝑥 = ( ) 𝑎1 475 Entonces La aceleración de diseño para aisladores sísmicos será: ax = 1.51 a1;

Se utiliza,

ax = 1.50 a1

Zona 1; ax = 0.08g

Zona 2; ax = 0.15g

Zona 4; ax = 0.30g

Zona 5; ax = 0.38g

Zona3; ax = 0.23g

ZONIFICACION SISMICA DE DISEÑO POR DEPARTAMENTO, PROVINCIA Y LOCALIDAD.

BALLIVIAN

ITENEZ MAMORE MARBAN PROVINCIA MOXOS

SAN JAVIER VACA DIEZ YACUMA

DEPARTAMENTO DEL BENI ZONAS 2 Y 3 ZONA 2 Y ZONA 3 Australia El Tarro Oriente Pto Cavinas Bella Vista Bibosi Charal Chitigua El Carmen Marsella Pampa Brava Pierdras Blancas Reyes Rio Colorado Rurrenabaque San Borja Santa Maria Santa Rosa Todos Santos Yacumo ZONA 2 ZONA 2 ZONA 2 ZONA 2 Y ZONA 3 Achachay Rosal Finlandia Los Puentes Nueva Conquista Pto San Mateo San Bernardo San Ignacio de Moxos San Juan de Ichoa Santa Clara Santa Cruz Santo Domingo ZONA 2 ZONA 2 ZONA 2 Y ZONA 3 Agua Clara Ascension Camiare Exaltacion Santa Ana del yacuma Sumacal Copiguara La Esperanza Rindo Santa Bárbara

San Miguel Concepcion Pilon San Pedro

Sara

ZONA 2 ZONA 3

ZONA 2 San Borja de Apere San Miguel Trinidadcito

Pto Genova

ZONA 3

ZONA 2 ZONA 3

DEPARTAMENTO DE CHUQUISACA, ZONAS 3 Y 5 AZURDUY

ZONA 5

BOETO

ZONA 5

HERNANDO SILES

ZONA 5 ZONA 3 Y ZONA 5

LUIS CALVO PROVINCIA

Algodonal

Buen Retiro

Miraflores

Puesto Nuevo

Baicobo

Borigua

Carahuatarenda

Ivo

Machareti

Ñancorainza

Tiguipa

Cahuirenda

Campo La Rosa

Carandayti

El Viñal

Tayasurenda

Villazon (PM)

Cumandaiti

Huacaya

Iguembe

Santa Rosa

Sapiranguy

Ticucha

San Isidro de La Pacho

Villa Vaca Guzman

NOR CINTI

ZONA 5

OROPEZA

ZONA 5

SUD CINTI

ZONA 5

TOMINA

ZONA 5

YAMPARAEZ

ZONA 5

ZUDAÑEZ

ZONA 5

ZONA 3

ZONA 5

DEPARTAMENTO DE

COCHABAMBA,

ARANI ARCE ARQUE

ZONA 5 ZONA 5 ZONA 5

AYOPAYA

ZONA 5

CAMPERO CAPINOTA

CARRASCO

PROVINCIA

ZONAS 3 Y 5

Pto Bolivar Pto Progreso Arepucho Chiquioma Huayna Pacha Nueva Vida San Salvador

Pto de Las Flores Pto Santa Isabel Bello Horizonte Chullchucani Icuma Pocona Thola Pampa

Primavera Pto San Pastor Aguirre Eterazama Maleto Sacaba

Pto Alegre Pto Santa Anita Avispas Florida Mendoza San Jose

CERCADO

CHAPARE

ZONA 5 ZONA 5 ZONA 3 Y ZONA 5 Pto Hurtado Pto Linares San Silvestre Cayarandi Challguani Conda Duraznillos Lambramani Mamore Pojo Pto Villarroel Tiraque Chico Totora ZONA 5 ZONA 3 Y ZONA 5 Pto Borracho Pto Corte Olla San Antonio Santa Maria Candelaria Colomi Ibare Ichoa Naranjitos Palca San Miguel de Isiboro

JORDAN MIZQUE PUNATA QUILLACOLLO

ZONA ZONA ZONA ZONA

5 5 5 5

SIMON BOLIVAR TAPACARI TIRAQUE

ZONA 5 ZONA 5 ZONA 5

Pto Liveron

Pto Mexico

Chasqui El Chasqui Manzanal Rodeo Valle Ivirsa

Chimore Guarayos Monte Puntu Rodeo Chico Villa Verde

Pto Paylon Pto San Juan Santa Rosa de Isidoro Corani El Palmar Isiboro Locotal Paracti Pto Patiño Villa Tunari

ZONA 3

ZONA 5

ZONA 3

ZONA 5

DEPARTAMENTO DE LA

PAZ,

ZONAS 3,4 Y 5

AROMA

ZONA 5

CAMACHO

ZONA 5

CARANAVI

ZONA 5

FRANZ TAMAYO

ZONA 5

GUALBERTO

ZONA 5

VILLARRUEL

PROVINCIA

INGAVI

ZONA 5

INQUISIVI

ZONA 5

ITURRALDE

ZONA 3

LARECAJA

ZONA 5

LOAYZA

ZONA 5

LOS ANDES

ZONA 5

MUÑECAS

ZONA 5

MURILLO

ZONA 5

NOR YUNGAS

ZONA 5

OMASUYOS


PACAJES

Achuta

Avaroa

Caracollo

Charaña

Laguna Blanca

Rio Blanco

Achiri Corocoro

Audiencia Exaltacion

Calacoto Fco. De Yaribay

Calteca Gral. Camacho

Chaquiaviri Gral. Campero

Comanche Gral. Perez

Kasilluma

Lupacamaya

Playa Verde

Rosapata

Sirpa

Stgo. Callapa

Ulloma

Vichaya

Villa Anta

Villa Belen

PANDO

ZONA 5

SAAVEDRA

ZONA 5

SUD YUNGAS

ZONA 5

Waldo ballivian

ZONA 4

ZONA 5

DEPARTAMENTO DE ORURO, ZONAS 4 Y 5 ATAHUALLPA

ZONA 4

CARANGAS

ZONA 4

CERCADO

ZONA 5

EDUARDO AVAROA

ZONA 5

LADISLAO CABRERA

ZONA 4

LITORAL DE ATACAMA

ZONA 4

NOR CARANGAS

ZONA 4

PANTALEON DALENCE

ZONA 5

POOPO

ZONA 5

SAJAMA

ZONA 4

SAN PEDRO DE TOTORA

ZONA 4

SAUCARI

ZONA 4

SEBASTIAN PAGADOR

ZONA 5

SUD CARANGAS

ZONA 4

TOMAS BARRON

ZONA 5

PROVINCIA

DEPARTAMENTO DE PANDO, ZONAS 2 Y 3 ABUNA

ZONA 2

FEDERICO ROMAN

ZONA 2

MADRE DE DIOS


MANURIPI

PROVINCIA

Conquista

El Carmen

El Turi

Florencia

Madrid

Maravilla

Puerto Rico

San Pablo

San Pedro

Victoria

Alianza

Arroyo Grande

Bella Vista

Chive

Filadelfia

Holanda

Palmera

Pto. Santa Rosa

San Francisco

San Silvestre

Santa Rosa

Santos Miguel

ZONA 2

ZONA 3

Versalles ZONA 2 Y ZONA 3

NICOLAS SUAREZ

Bella Flor

Costa Rica

Cuavo

Frontera

La Lucia

Mercier

Rufino

Santa Lucia

BolPeBra

Campo Ana

Chapacura

Cobija

Iberia

Mukdem

Naranda

Porvenir

San Luis

Santa Cruz

ZONA 2

ZONA 3

DEPARTAMENTO DE POTOSI, ZONAS 4 Y 5

PROVINCIA

BALDIVIEZO

ZONA 4

BILBAO

ZONA 5

BUSTILLO

ZONA 5

CHARCAS

ZONA 5

CHAYANTA

ZONA 5

DANIEL CAMPOS

ZONA 4

IBAÑEZ

ZONA 5

LINARES

ZONA 5

NOR CHICHAS

ZONA 4

NOR LIPEZ

ZONA 4

OMISTE

ZONA 4

QUIJARRO

ZONA 4

SAAVEDRA

ZONA 5

SUD CHICHAS

ZONA 4

SUD LIPEZ

ZONA 4

TOMAS FRIAS

ZONA 5

DEPARTAMENTO DE SANTA ANGEL SANDOVAL CABALLERO

CHIQUITOS

PROVINCIA

CORDILLERA

FLORIDA GERMAN BUSCH GUARAYOS IBAÑEZ ICHILO ÑUFLO CHAVEZ SANTIESTEBAN SARAH VALLE GRANDE VELASCO WARNES

CRUZ, ZONAS 1,2,3 Y 4

ZONA 1 ZONA 5 ZONA 1 Y ZONA 2 Aguas Calientes Bella Vista Cantera Vieja El Carmen El Porton El Salvador Entrerios La Esperanza Las Taperas Limoncito Lourdes Naranjos Patuju Pozo del Tigre Este Pto. Cristo Robore San Juan San Jose de Chiquitos San Julian San Miguel Santa Ana de Chiquitos Santa Rosario Santa Teresita Santiago de Chiquitos Cerro de Concepcion El Porvenir Pailon Pozo del Tigre Oeste Santa Elena Tres Cruces Tunas Nuevas ZONA 1, ZONA 2, ZONA 3 Y ZONA 4 Agua Sucia Bajio Quimerna Santa Rosita Suarez Arana Tatiana 27 de Noviembre Bajo Izozog Cachari Colorado Fortin Ravelo Pto. Aduanero Guarani Pto. San Jose Abapo Aymiri Buenaventura Cabezas Campo Chueco Charagua Colorado Floresta Florida Iyoobi Las Cruces Los Angelitos Parapeti Puerto Rico Rio Grande Saipuru San Lorenzo Santa Maria Aquio Boyuibe Camiri Choreti Cuevo El Limon Gutierrez Hayti Ipati Ipita Ipitacuape Lagunillas Saipuru San Antonio del Parapeti ZONA 5 ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 3 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 3 ZONA 5 ZONA 1 ZONA 3

ZONA 1

ZONA 2 ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3

ZONA 4

DEPARTAMENTO DE TARIJA, ZONAS 3 Y 5 ANICETO ARCE

ZONA 5

AVILES

ZONA 5

CERCADO

ZONA 5 ZONA 3 Y ZONA 5 ZONA 3

Algodonal

Los Galpones

Melcho

Agua Poquita

Aguayrenda

Caigua

Calza

Campo Grande

Campo Largo

Campo Pajoso

Caparari

Chimoe

Comandarote

Copirenda

Cortaderal

El Palmar

Ibibobo

Iñiguacito

Ivoca

Orbigny

Palo Marcado

Palos Blancos

Purisima

Samayhuate

San Antonio

San Isidro

Sanandita

Taiguati

Taraiti

Timboycito

Vertiente

Villamontes

Yacuiba

PROVINCIA GRAN CHACO

Zapatera MENDEZ

ZONA 5

O'CONNOR

ZONA 5

ZONA 5

D) TIPOS DE SUELO ( S ) Para este manual, dividiremos el tipo de suelo de acuerdo a su capacidad portante y sus propiedades mecánicas. En la siguiente tabla se muestran los tres tipos de suelo y sus propiedades

TIPOS DE SUELO ZONA TIPO

SUELO TIPO S1 SUELO TIPO S2 SUELO TIPO S3

PROPIEDADES Ts(s)-Tp(s) Tl(s)

MUY RIGIDO

CAPACIDAD PORTANTE (kg/cm2) >= 3.00

S

0.10 – 0.40

2.50

1,0

INTERMEDIO

>= 1.20 < 3.00

0.15 – 0.60

2.00

1,2

FLEXIBLE

< 1.20

0.20 – 1.00

1.60

1,4

Para valores frontera o si se desea una forma más precisa para la determinación del tipo de suelo se puede ver como sigue: S1.-

(Velocidad de propagación de ondas de corte > 500 m/s); (Nspt60 > 50) -

S2.-

(Velocidad de propagación de ondas de corte > 200 m/s y < 500 m/s); (15 < Nspt60 < 50) -

S3.-

Roca sana o parcialmente fisurada Suelos Gravo-Arenosos (GS), Gravo Arcillosos (GC), Gravas y Arenas bien graduadas (GW y SW) de estrato no mayor a 20 metros que se encuentren sobre roca, sana o fisurada.

Suelos Gravo-Arenosos (GS), Gravo Arcillosos (GC), Arenas Limosas (SC). Sin importar si están bien o mal graduados

(Velocidad de propagación de ondas de corte < 200 m/s); (Nspt60 < 15) -

Suelos Blandos y/o flexibles como ser Suelos arcillosos y suelos limosos (SM – GM – CL, etc.) Suelos en estratos muy gruesos o Suelos blandos y/o flexibles en cualquier espesor de estrato. o Suelos tipo S2, pero con estrato mayor de 30 metros de espesor. o Suelos tipo S1, pero con estrato mayor de 50 metros de espesor.

NOTA: Para lugares pantanosos se recomienda Ts(s) – Tp(s) = 0 – 3.00; Tl(s) = 6.00; S = 1.80

o

E) FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA ( C ) En los periodos comprendidos entre Ts y Tp, se tiene la máxima amplificación de la respuesta de la estructura a la aceleración del suelo, por lo tanto se hace necesario introducir la meseta de amplificación de respuesta ( C ) en el espectro de respuesta sísmica. El factor de amplificación sísmica ( C ) se define por la siguiente expresión:

𝐶 = 2.50 ∗ (

𝑇𝑝 ) ≤ 2.50 𝑇

Donde: Tp es el periodo que define la meseta superior del espectro de respuesta para cada tipo de suelo T es el periodo fundamental de la estructura, que se estimada de acuerdo a los siguientes criterios Para diseño sísmico estático. T = H/35 Para edificios sismoresistentes por pórticos (En la dirección del análisis) T = H/45 Para edificios sismoresistentes por pórticos, cajas de ascensor y escaleras T = H/60 Para edificios sismoresistentes por muros de corte principalmente, también para estructuras de mampostería (muros portantes) Para diseño dinámico (Recomiendo combinación modal – espectral). T = Se determinaran con programas de análisis estructural (Recomiendo el uso del SAP2000 o del ETABS, por su precisión y confiabilidad) Se deberán determinar tantos modos de vibración como sean necesarios para garantizar que se cubra al menos el 90% de la masa participativa. n = #pisos x 3

F) CATEGORIAS DE LOS EDIFICIOS ( U ) Los edificios se dividen en tres categorías de acuerdo a su importancia: Categoría A (FACTOR DE IMPORTANCIA U = 1.40) (Edificaciones que requieren estar operables luego de un sismo severo) -

Hospitales (Solo Hospitales de 2do y 3er nivel utilizar U = 1.50) Hospitales de primer nivel, y centros de salud Centrales de socorro (Policía, Bomberos, etc.) Escuelas y/o centros educativos Centrales eléctricas y de comunicación Reservorios de agua y combustible Depósitos de materiales tóxicos y/o inflamables

Categoría B (FACTOR DE IMPORTANCIA U = 1.25) (Edificaciones que reúnen muchas personas juntas y edificaciones Importantes) -

Puestos de Salud (Solo en Puestos de Salud utilizar U = 1.30) Iglesias Estadios Centros Comerciales Depósitos de alimentos Museos y Bibliotecas

Categoría C (FACTOR DE IMPORTANCIA U = 1.00) (Edificaciones Comunes) -

Viviendas Oficinas Hoteles Restaurantes

G) IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES Clasificaremos las estructuras en REGULARES, IRREGULARES EN ALTURA e IRREGULARES EN PLANTA. IRREGULARIDADES EN PLANTA.- Una estructura será irregular en planta si cumple uno o más de los siguientes puntos a) Si tiene alguna esquina entrante de modo que en ambas direcciones esta sea mayor 1/5 de las dimensiones en planta.

b) Si la losa en algún nivel tiene aberturas o huecos que cubran más de ½ del área de la losa, o si no se puede considerar toda la losa como un solo diafragma rígido.

c) Si el desplazamiento relativo entre dos pisos consecutivos en un extremo de la losa es 30% mayor que el desplazamiento relativo en el otro extremo de la losa. Esto aplica únicamente si el desplazamiento medio del entrepiso es mayor a ½ del desplazamiento máximo admisible.

DB > 1.30 x DA Y (DA + DB)/2 > 0.50 x Dadm

IRREGULARIDADES EN ALTURA.- Una estructura será irregular en altura si cumple uno o más de los siguientes puntos d) Si la masa de un piso es mayor a 1.50 veces la masa de cualquiera de los dos pisos adyacentes (no aplica a losa de cubierta) e) Si la dimensión en planta en la dirección analizada es mayor a 1.30 veces la dimensión de cualquiera de los dos pisos adyacentes (no aplica a sótanos, ni losas de cubierta) f) Discontinuidad en columnas o muros de corte. g) Si la rigidez de un piso es menor a 0.85 veces la rigidez del piso superior. ESTRUCTURA REGULAR.- Serán todas aquellas que no tengan irregularidades en planta ni en altura.

TODAS LAS EDIFICACIONES CATEGORIA A DEBEN SER REGULARES

H) COEFICIENTE DE REDUCCION SISMICA ( R ) Debido a la ductilidad propia de los sistemas estructurales es que para el diseño por resistencia ultima, se deberán reducir las cargas sísmicas de diseño por un factor de reducción de fuerza sísmica (R), el cual depende del tipo de sistema estructural resistente a cargas sísmicas que se esté utilizando. ESTRUCTURAS METALICAS DUCTILES APORTICADAS

R = 8.50

ESTRUCTURAS METALICAS (SOLO CARGAS AXIALES)

R = 6.00

ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES AL MENOS EL 80% DEL CORTANTE BASAL ES RESISTIDO POR COLUMNAS Y MENOS DEL 20% POR MUROS DE CORTE R = 8.00 ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES AL MENOS EL 25% DEL CORTANTE BASAL ES RESISTIDO POR COLUMNAS Y MENOS DEL 75% POR MUROS DE CORTE R = 7.00 ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES AL MENOS EL 80% DEL CORTANTE BASAL ES RESISTIDO POR MUROS DE CORTE R = 6.00 ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES TODOS LOS MUROS Y PAREDES SON DE HORMIGON ARMADO (EDIFICIOS CONSTRUIDOS CON FORMALETAS) MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA MDL (ALTA DENSIDAD DE MUROS Y NORMALMENTE ARMADOS CON UNA SOLA HILERA DE ARMADURA CENTRAL) R = 4.00 ESTRUCTURAS DE MADERA QUE VAYAN A SER DISEÑADAS DE ACUERDO AL MANUAL DE DISEÑO DE MADERAS DEL GRUPO ANDINO POR TENSIONES ADMISIBLES R = 7.00 MUROS PORTANTES DE LADRILLO O BLOQUES DE HORMIGON YA SEAN CONFINADOS O ARMADOS DISEÑADOS POR LIMITES DE ROTURA R = 3.00 MUROS PORTANTES DE LADRILLO O BLOQUES DE HORMIGON YA SEAN CONFINADOS O ARMADOS DISEÑADOS POR ESFUERZOS ADMISIBLES R = 5.00

I) ANALISIS ESTATICO Y/O DINAMICO Todas las estructuras pueden ser diseñadas utilizando Análisis Dinámico modal – espectral o tiempo – historia; Sin embargo si se desea cualquier estructura de hasta 12 pisos de altura desde el nivel del suelo y que sea considerada REGULAR, así como estructuras de hasta 4 niveles de altura con muros portantes que lleguen hasta el nivel del suelo, sean o no REGULARES. Pueden ser calculadas y diseñadas mediante el procedimiento de las fuerzas estáticas equivalentes (FEE).

J) CONTROL DE DISTORSIONES DE LOS ENTREPISOS Primeramente se deberá calcular los desplazamientos laterales de los entrepisos realizando un análisis lineal y elástico de la estructura con las solicitaciones sísmicas reducidas. Para el cálculo de los desplazamientos se adoptara el valor calculado de C/R aunque este sea menor que 0.125 Para el cálculo de los desplazamientos se adoptara el valor calculado del Cortante Basal V=ZUCSP/R. Para obtener los valores “reales” de los desplazamientos laterales de los entrepisos, se deberán multiplicar los valores obtenidos anteriormente por 0.75R para estructuras REGULARES y por 0.85R para estructuras IRREGULARES.

Los desplazamientos relativos entre dos pisos consecutivos tiene que ser menor que los siguientes valores de desplazamiento relativo admisible. -

Estructuras de Hormigón Armado 0.007. Se recomienda diseñar de tal forma que este valor quede entre 0.004 y 0.006 Estructuras Metálicas y de Madera 0.010. Se recomienda diseñar de tal forma que este valor quede entre 0.006 y 0.008 Estructuras con Muros de Ductilidad Limitada y estructuras de muros portantes, ya sean armados o confinados 0.005. Se recomienda diseñar de tal forma que este valor quede entre 0.003 y 0.004

SEPARACION O JUNTA SISMICA (s) Cuando el edificio quede pareado a otra estructura o si se desea generar una junta sísmica entre dos naves que formen parte del edificio, se deberá dejar una separación entre ambas estructuras que sea igual al mayor valor de: -

s = desplazamiento máximo calculado en la dirección deseada s1 y s2 (de cada nave independientemente) y se adoptara la mayor. s en centímetros s = 2(s1 + s2)/3. s en centímetros s = 1 + 1.2*(número de pisos desde nivel de suelo) s en centímetros

K) ESPECTROS DE RESPUESTA SISMICA (10/50). PROBABILIDAD DE OCURRENCIA 10% EN PERIODO DE 50 AÑOS

Zona Sísmica 1 a = 0.05 g Tipo de suelo S1 Para T = 0 s, C = 1;

Ts = 0.10 s

Tp = 0.40 s

Tl = 2.50 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)

Para T > Tl, C = 2.50 (Tp*Tl/T2)


Ts = 0.10 s

Tp = 0.40 s

Tl = 2.50 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.10 s

Tp = 0.40 s

Tl = 2.50 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.10 s

Tp = 0.40 s

Tl = 2.50 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.10 s

Tp = 0.40 s

Tl = 2.50 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.15 s

Tp = 0.60 s

Tl = 2.00 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.15 s

Tp = 0.60 s

Tl = 2.00 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.15 s

Tp = 0.60 s

Tl = 2.00 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.15 s

Tp = 0.60 s

Tl = 2.00 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.15 s

Tp = 0.60 s

Tl = 2.00 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.20 s

Tp = 1.00 s

Tl = 1.60 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.20 s

Tp = 1.00 s

Tl = 1.60 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.20 s

Tp = 1.00 s

Tl = 1.60 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.20 s

Tp = 1.00 s

Tl = 1.60 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.20 s

Tp = 1.00 s

Tl = 1.60 s

Para Ts <= T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)


Zona Sísmica 1 a = 0.05 g ZONAS PANTANOSAS Para T = 0 s, C = 2.50;

Ts = 0.00 s

Tp = 3.00 s

Tl = 6.00 s

Para T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.00 s

Tp = 3.00 s

Tl = 6.00 s

Para T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.00 s

Tp = 3.00 s

Tl = 6.00 s

Para T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.00 s

Tp = 3.00 s

Tl = 6.00 s

Para T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)



Ts = 0.00 s

Tp = 3.00 s

Tl = 6.00 s

Para T <= Tp, C = 2.50

Para Tp < T <=Tl, C = 2.50 (Tp/T)


L) ANALISIS ESTATICO. Para el análisis estático utilizaremos el método de las Fuerzas Estáticas Equivalentes (FEE). PROCEDIMIENTO DE ANALISIS SISMICO ESTATICO. 1. Se modelara la estructura definida por columnas, muros de corte, losas y vigas. 2. Se predimensionara la estructura de acuerdo a los siguientes criterios: o LOSAS ALIVIANADAS.- La altura de una losa alivianada armada en una o dos direcciones sera: H=(Ln/25), donde Ln es el lado mas corto de la losa si es armada en dos direcciones y si es losa armada en una direccion Ln sera la luz libre de la losa. o LOSAS LLENAS.- Se adoptara el mayor de los siguientes dos valores:  H = (Ln/25) – 5 cm o H = L/40 donde L es el lado mayor. o VIGAS. Alto de la viga Hv = (Lv/12), donde Lv es la luz libre de la viga.  Ancho de la viga Bv = (0.50 – 0.65) Hv pero Bv >= 25 cm, excepto para las zonas sismicas 1 y 2 Bv >= 20 cm. o COLUMNAS.- Para evitar problemas de plastificacion de nudos y creacion de rotulas plasticas se debera cumplir que el ancho minimo de columna sea mayor o igual al 80% del alto de las vigas que llegan a ella en cada direccion.  Para columnas centradas, en edificaciones categoria C, el area minima de la columna en centimetros cuadrados sera: Acol (cm2) = 2200*At(m2)*Np/fck(kg/cm2). Donde, At es el area tributaria de la columna en m2 Np es el numero de pisos o losas que soporta Fck resistencia caracteristica del hormigon en Kg/cm2 

Para columnas laterales o esquineras, en edificaciones categoria C el area minima de la columna en centimetros cuadrados sera: Acol (cm2) = 2850*At(m2)*Np/fck(kg/cm2). Donde, At es el area tributaria de la columna en m2 Np es el numero de pisos o losas que soporta Fck resistencia caracteristica del hormigon en Kg/cm2

 

Para edificaciones de categoria B, los valores anteriores se deberan incrementar en 20% y para edificaciones de categoria A en un 40%. Para edificaciones de categoria A y zonas sismicas 4 y 5 la columna minima debera ser de 25cm X 40cm.



o

Dimensiones minimas de columna:  Zona Sismica 1 (Edificaciones Categoria A,B y C) 20cm x 20cm  Zona Sismica 2 (Edificaciones Categoria A,B y C) 20cm x 20cm  Zona Sismica 3 (Edificaciones Categoria A,B y C) 25cm x 25cm  Zona Sismica 4 (Edificaciones Categoria A) 25cm x 40cm  Zona Sismica 4 (Edificaciones Categoria B y C) 25cm x 25cm  Zona Sismica 5 (Edificaciones Categoria A) 25cm x 40cm  Zona Sismica 5 (Edificaciones Categoria B y C) 25cm x 25cm MUROS DE CORTE.El ancho minimo de los muros de corte sera: Para Muros de Ductilidad Limitada (MDL) 10 cm. Para Muros de Corte normalmente 20 cm. La longitud total minima de Muros de Corte en cada direccion X y Y seran:

𝐿𝑚𝑐, 𝑥 =

𝐿𝑚𝑐, 𝑦 =

𝑉𝑏𝑎𝑠𝑎𝑙, 𝑥 0.36 𝑏 2√𝑓𝑐𝑘

𝑉𝑏𝑎𝑠𝑎𝑙, 𝑦 0.36 𝑏 2√𝑓𝑐𝑘

Donde, Vbasal,x es el corte basal en la direccion X Vbasal,y es el corte basal en la direccion Y b es el ancho de los muros de corte Lmc,x y/o Lmc,y >= 1.20 m. Por lo que la dimension minima de un Muro de Corte debera ser 0.20 m. X 1.20 m. 3. Se determinaran los Centos de Masa “geometricos” de los elementos de corte (Columnas y Muros de Corte) de cada piso y debera tratarse de que esten lo mas alineados verticalmente para evitar distorsiones indeseadas que fracturarian nuestros elementos de corte (columnas y muros de corte).

𝑿𝒄𝒎𝒈 =

∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑷𝒊𝑿𝒊 ∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑷𝒊

∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑷𝒊𝒀𝒊 𝒀𝒄𝒎𝒈 = ∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑷𝒊 4. Se determinaran los centros de Rigidez de los elementos de corte de cada piso.

∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑲𝒊𝑿𝒊 𝑿𝒄𝒓 = ∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑲𝒊 𝒀𝒄𝒓 =

∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑲𝒊𝒀𝒊 ∑𝒊=𝒏 𝒊=𝟏 𝑲𝒊

Donde, Ki es la rigidez de cada elemento de corte Para Columnas y Muros de Corte transversalmente

𝐾𝑖 =

12 𝐸𝐼 𝐻3

Para Muros de Corte longitudinalmente

𝐾𝑖 = (

12

10

𝐻

3𝐻𝐿2

3 +

) 𝐸𝐼

5. Se determinaran los Centros de Masa “De aplicación”, que son los Centros de Masa donde se aplicaran las fuerzas sismicas estaticas. Si el valor absoluto de (Xcmg – Xcr) > 0.05 Lx, entonces.

𝑿𝒄𝒎 = 𝟐𝑿𝒄𝒎𝒈 − 𝑿𝒄𝒓 Y si el valor absoluto de (Xcmg – Xcr) < 0.05 Lx, entonces.

𝑿𝒄𝒎 = 𝑿𝒄𝒎𝒈 + 𝟎. 𝟎𝟓 𝑳𝒙 Si el valor absoluto de (Ycmg – Ycr) > 0.05 Ly, entonces.

𝒀𝒄𝒎 = 𝟐𝒀𝒄𝒎𝒈 − 𝒀𝒄𝒓 Y si el valor absoluto de (Xcmg – Xcr) < 0.05 Lx, entonces.

𝒀𝒄𝒎 = 𝒀𝒄𝒎𝒈 + 𝟎. 𝟎𝟓 𝑳𝒚

Donde, Lx ; Ly

Son las mayores dimensiones geometricas en planta de la losa.

Para estructuras con distribucion de elementos de corte adecuados, es decir que no desplazaran el centro de rigidez muy lejos del Centro de masa, Entonces es posible no realizar el calculo de los centros de rigidez (Xcri ; Ycri), y se podra adoptar directamente.

𝑿𝒄𝒎 = 𝑿𝒄𝒎𝒈 + 𝟎. 𝟎𝟕 𝑳𝒙 𝒀𝒄𝒎 = 𝒀𝒄𝒎𝒈 + 𝟎. 𝟎𝟕 𝑳𝒚 6. Cada losa se definira como un diafragma rigido (siempre y cuando el area total de aperturas y/o huecos no sea mayor a la mitad del area de la losa). 7. Todas las vigas que tienen llegada a elemntos verticales deberan ser definidas en sus uniones con Brazo Rigido. Esto para garantizar en el modelado que los angulos rectos entre elementos permanezcan asi despues de deformada la estructura. Es decir se definira Brazo Rigido con la mitad del ancho de la columna o muro donde llega. Para Columnas solo se definira Brazo rigido en las columnas de arranque desde fundacion donde se definira el brazo rigido como la mitad de la altura de la zapata.

8. Se aplicaran los grados de libertad y las restricciones a los Centros de Masa definidos para cada losa. Los grados de libertad del Centro de Masa seran: Ux, Desplazamiento en el eje X Uy, Desplazamiento en el eje Y Rz, Rotacion respecto al eje Z Las restricciones del Centro de Masa seran: Uz, Imposibilidad de desplazarse en el eje Z Rx, Imposibilidad de rotar sobre el eje X Ry, Imposibilidad de rotar sobre el eje Y 9. Las Fuerzas sismicas se aplicaran unicamente en los Centros de Masa “De aplicación” ya definidos en el inciso 5. a. Determinacion del Peso Sismico (P) El Peso Sismico de un edificio (P) se determinara como P = PP + SCM + CVR P ; Peso Sismico PP ; Peso propio de los elementos estructurales SCM ; Sobre Carga Muerta (Contrapisos, tabiqueria, revoques, etc) CVR ; Carga Viva Reducida

VALORES RECOMENDADOS PARA LA CARGA VIVA REDUCIDA (kg/m2) USO EDIFICIO

CARGA VIVA

CARGA VIVA REDUCIDA

BIBLIOTECA (Area Lectura)

300

150

BIBLIOTECA (Area Archivo)

600

450

BODEGAS (Mercaderia Liviana)

600

400

BODEGAS (Mercaderia Pesada)

1200

550

BODEGAS FRIGORIFICOS

>1500

1000

CARCELES

250

100

ESCUELAS

300

150

ESTACIONAMIENTOS

500

200

FABRICAS (Maquinaria Liviana)

400

200

FABRICAS (Maquinaria Pesada)

600

350

HOSPITALES (Area Internados)

200

100

HOSPITALES (Otras Areas)

>300

150

VALORES RECOMENDADOS PARA LA CARGA VIVA REDUCIDA (kg/m2) USO EDIFICIO

CARGA VIVA

CARGA VIVA REDUCIDA

HOTELES (Habitaciones)

200

80

HOTELES (Cocinas y lavanderias)

400

200

HOTELES (Salones y Comedores)

500

250

IGLESIAS (Sin asientos Fijos)

500

300

IGLESIAS (Con asientos fijos)

300

150

OFICINAS (Sin equipos)

250

100

OFICINAS (Areas publicas equipadas)

500

250

Asientos Fijos

300

150

Area de Escenarios

450

200

Areas de Uso general

500

300

500

350

Areas no habitables

100

40

Areas de uso General

200

80

TEATROS, ESTADIOS, CINES, ETC

TIENDAS, SUPERMERCADOS VIVIENDAS

Balcones, Terrazas y escaleras 250

100

Techos, Azoteas, Cubiertas

100

40

OTRAS NO ESPECIFICADAS

A DETERMINAR

50%

DEPOSITOS

A DETERMINAR

80%

TANQUES DE AGUA Y SILOS

A DETERMINAR

100%

REDUCCION DE SOBRECARGA DE USO POR AREA Cuando un ambiente o area tenga una superficie mayor a los 35 m2 se realizara una reduccion del valor de la sobrecarga de uso CV. Se utilizara el valor mayor de los siguientes dos.

𝐶𝑉𝑟𝑒𝑑 = (1 − 0.008𝐴)𝐶𝑉 ; 𝐶𝑉𝑟𝑒𝑑 ≥ 0.60𝐶𝑉 4.29

𝐶𝑉𝑟𝑒𝑑 = (0.26+

√𝐴

) ; CVred ≥ 0.60𝐶𝑉

𝐶𝑉𝑅 = 0.80𝐶𝑉𝑟𝑒𝑑 ; 𝐶𝑉𝑅 ≥ 0.40𝐶𝑉 10. Se estimara el periodo fundamental de la estructura en cada direccion mediante las siguientes opciones: ESTRUCTURAS METALICAS DUCTILES APORTICADAS

T = H/35

ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES AL MENOS EL 80% DEL CORTANTE BASAL ES RESISTIDO POR COLUMNAS Y MENOS DEL 20% POR MUROS DE CORTE T = H/35 ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES AL MENOS EL 25% DEL CORTANTE BASAL ES RESISTIDO POR COLUMNAS Y MENOS DEL 75% POR MUROS DE CORTE T = H/45 ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES AL MENOS EL 80% DEL CORTANTE BASAL ES RESISTIDO POR MUROS DE CORTE T = H/60 ESTRUCTURAS HºAº EN LAS CUALES TODOS LOS MUROS Y PAREDES SON DE HORMIGON ARMADO (EDIFICIOS CONSTRUIDOS CON FORMALETAS) MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA MDL (ALTA DENSIDAD DE MUROS Y NORMALMENTE ARMADOS CON UNA SOLA HILERA DE ARMADURA CENTRAL) 𝐻3

𝑇 = 0.075√(𝐿2

+𝐻𝐿)

ESTRUCTURAS DE MADERA QUE VAYAN A SER DISEÑADAS DE ACUERDO AL MANUAL DE DISEÑO DE MADERAS DEL GRUPO ANDINO POR TENSIONES ADMISIBLES T = H/35

MUROS PORTANTES DE LADRILLO O BLOQUES DE HORMIGON YA SEAN CONFINADOS O ARMADOS DISEÑADOS POR LIMITES DE ROTURA 𝐻3

𝑇 = 0.055√(2𝐿2

+𝐻𝐿)

DONDE, T; Periodo fundamental de la estructura en la dirección analizada H; Altura del edificio desde Planta Baja (no cuentan sótanos) L; Dimensión en Planta en la dirección considerada. Como método de control se deberá tener en cuenta que el periodo fundamental de vibración del edificio deberá estar con valores próximos es decir más menos 15% del siguiente valor: T = 0.10 * Número de Pisos

Si se desea se puede determinar el periodo fundamental haciendo el modelo geométrico completo del edificio en el SAP2000 o en el ETABS y hacer el análisis modal con los EigenValores. Y determinar los periodos para los dos primeros modos de vibración. 11. Se calcula el cortante basal en la estructura, en cada dirección. Esta dado por: 𝐶

𝐶

𝑅

𝑅

𝑉 = (𝑍𝑈𝑆)𝑃 ; 𝑆𝑖𝑒𝑚𝑝𝑟𝑒 V;

Cortante Basal

C;

Factor de amplificación sísmica Para T < Ts

C = 1 + 1.50 (T/Ts)

Para Ts < T < Tp

C = 2.50

Para Tp < T < Tl

C = 2.50 (Tp/T)

Para T > Tl

C = 2.50 (Tp*Tl/T2)

≥ 0.125

S; Factor de Suelo de acuerdo a la zona sísmica

ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5

FACTOR DE SUELO (S) S1 S2 1.0 1.6 1.0 1.5 1.0 1.4 1.0 1.3 1.0 1.2

S3 2.0 2.0 1.8 1.6 1.4

R; Coeficiente de reducción de la fuerza sísmica, obtenido a partir de lo indicado en H) que deberá ser afectado por los factores Ia e Ip (Irregularidades en altura y en planta respectivamente). Si el edificio tiene alguna Irregularidad en altura: -

Piso Blando.- Ocurrirá cuando el desplazamiento de un piso (Promedio de las 4 esquinas) sea mayor a 1.40 veces el del piso superior, o cuando el desplazamiento de un piso sea mayor a 1.25 veces el promedio de los 3 pisos superiores.

Di > 1.4 Di+1 o si Di > 0.417 (Di+1 + Di+2 + Di+3) Ia = 0.75 -

Piso Débil.- Ocurrirá cuando la rigidez de los elementos de corte (Columnas y muros de corte) de un piso sea menor al 85% del de el piso superior.

Ki < 0.85 Ki+1 Ia = 0.75 -

Extrema de Rigidez.- Ocurrirá cuando el desplazamiento de un piso (Promedio de las 4 esquinas) sea mayor a 1.60 veces el del piso superior, o cuando el desplazamiento de un piso sea mayor a 1.40 veces el promedio de los 3 pisos superiores.

Di > 1.6 Di+1 o si Di > 0.467 (Di+1 + Di+2 + Di+3) Ia = 0.50 -

Extrema de resistencia.- Ocurrirá cuando la rigidez de los elementos de corte (Columnas y muros de corte) de un piso sea menor al 70% del piso superior.

Ki < 0.70 Ki+1 Ia = 0.50 -

De Masa.- Ocurrirá cuando la masa de un piso sea mayor a 1.50 veces la masa del piso superior o del piso inferior.

Mi > 1.50 Mi+1

Mi > 1.50 Mi-1 Ia = 0.90

-

Geométrica Vertical.- Ocurrirá cuando la dimensión en planta de un piso sea mayor a 1.30 veces la dimensión en planta del piso superior.

Li > 1.30 Li+1 Ia = 0.90 -

Discontinuidad de sistemas resistentes.- Ocurrirá cuando Muros de Corte o MDL se corten a nivel de piso 1 o 2 en una losa de transferencia (normalmente para dar paso en áreas de planta baja o parqueos) y continúen hasta la fundación con columnas. Si el cortante en alguna de estas columnas que nacen en nivel de fundación y terminan a nivel de la losa de transición es mayor que el 10% del Cortante del Piso.

Vcoli > 0.10 Vpisoi Ia = 0.80 -

Discontinuidad Extrema de sistemas resistentes.- Ocurrirá cuando Muros de Corte o MDL se corten a nivel de piso 1 o 2 en una losa de transferencia (normalmente para dar paso en áreas de planta baja o parqueos) y continúen hasta la fundación con columnas. Si el cortante total de todas estas columnas que nacen en nivel de fundación y terminan a nivel de la losa de transición es mayor que el 50% del Cortante del Piso.

∑𝑛𝑖=1 𝑉𝑐𝑜𝑙, 𝑖 > 0.50 𝑉𝑝𝑖𝑠𝑜, 𝑖 Ia = 0.60 Nota1: si la estructura fuera regular en altura, se adoptara Ia = 1.00 Nota2: si existieran más de dos irregularidades en altura se adoptara en valor MENOR de (Ia)

Si el edificio tiene alguna Irregularidad en planta: -

Torsional.- Ocurrirá cuando el desplazamiento de una esquina del piso i menos el desplazamiento de la misma esquina en el piso i-1, es mayor a 1.50 veces el desplazamiento de la esquina opuesta del piso i menos el desplazamiento de la misma esquina opuesta en el piso i-1.

(DV1i – DV1i-1) > 1.5 (DV2i – DV2i-1); V1 y V2 vértices opuestos del mismo piso Ip = 0.75 -

Esquina Entrante.- Ver G) inciso a) Ip = 0.90

-

Ejes no paralelos.- Esto ocurre cuando se tiene uno o más ejes que no son paralelos a los principales con una inclinación mayor a 30 grados y además también el cortante total absorbido por los elementos resistentes ubicados a lo largo de cualquiera de los ejes no paralelos es mayor o igual al 10% del cortante total de piso. Veje,no,paralelo >= 0.10 Vpiso Ip = 0.90

Nota1: si la estructura fuera regular en planta, se adoptara Ip = 1.00 Nota2: si existieran más de dos irregularidades en planta se adoptara en valor MENOR de (Ip)

12. Se determinara la fuerza sísmica en cada dirección, a ser aplicada en cada nivel i. Esta fuerza deberá ser aplicada únicamente en el Centro de Masa “de aplicación”. Y se determina de acuerdo a la siguiente ecuación:

𝐹𝑖 = 𝑎𝑖 ∗ 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑎𝑙 Fi; Fuerza Sísmica del nivel i del edificio. (Se determinara para cada dirección) ai ; factor de distribución de la fuerza sísmica por altura Vbasal = Corte Basal

𝑃𝑖 (ℎ𝑖)𝑘

𝑎𝑖 = ∑𝑛

𝑘 𝑗=1 𝑃𝑗(ℎ𝑗)

Pi, Pj ; Peso Sísmico del nivel i,j hi, hj; Cota del nivel i,j k; Factor que depende del periodo fundamental en la dirección analizada Para T <= 0.5 s.

k = 1.00

Para T > 0.5 s.

k = (0.75 + 0.50 T) ; k <= 2.0

13. Se realizara un primer modelaje en el SAP2000 para la verificación de los periodos fundamentales en X y Y estimados en L) inciso 10. a. Hacer el primer modelo sin losas, es decir puro elementos Columnas, Vigas y Muros de Corte, ya que se definirá los diafragmas rígidos. b. Al definir material Hormigón, definirlo sin peso propio, ya que el primer modelo servirá para determinar rigidez de la estructura, es decir cómo se deformara por acciones sísmicas únicamente para la verificación de la estimación del periodo fundamental en X y Y. c. Al definir Vigas y Columnas de planta baja, tener cuidado de definir brazo rígido de los elementos (Frame End Length Offsets). De acuerdo a L) inciso 7. d. Cada losa definirla como Diafragma rígido (Diaphragm Constraint) diferente. e. Crear el estado de cargas (Load Patterns) Tx, primero creamos una carga nueva Tx (Para determinar el periodo en X) y la definimos en tipo de carga como “Other” y luego borramos la ya existente Carga Muerta DEAD. f. Asignamos en el estado de carga Tx, las fuerzas sísmicas en X en los centros de masa “de aplicación”, en los distintos niveles. g. Le damos a la estructura como grado de libertad únicamente desplazamiento en X “Ux” y ejecutamos el programa para obtener el periodo propio de vibración de la estructura en el eje X, para lo cual desactivamos “do not run” tanto el DEAD como el MODAL que vienen por defecto activados. h. Determinamos los desplazamientos en X. i. Repetimos el procedimiento desde e. hasta h. para la dirección Y 14. Calculamos los periodos fundamental en X y en Y, Tx Ty con las siguientes ecuaciones:

𝑇𝑥 = 0.85 [2𝜋√

2 ∑ 𝑃𝑖 𝐷𝑖𝑥 ] 𝑔 ∑ 𝐹𝑖 𝐷𝑖𝑥

𝑇𝑦 = 0.85 [2𝜋√

2 ∑ 𝑃𝑖 𝐷𝑖𝑦

𝑔 ∑ 𝐹𝑖 𝐷𝑖𝑦

]

Comparamos los valores anteriores con los estimados de acuerdo a L) inciso 10. o

o

Si no existe una variación mayor al 30% se puede proseguir a analizar la estructura para control de distorsiones de entrepisos y luego poder hacer el análisis para diseño estructural. Si la variación es mayor al 30% se deberá redimensionar la estructura y repetir los incisos 13 y 14.

15. Ahora que los periodos fundamentales están verificados, modificamos el primer modelo, siguiendo los siguientes pasos: a. Seleccionamos los centros de masas y les damos los siguientes grados de libertad y restricciones.  Que pueda desplazar en X Ux  Que pueda desplazar en Y Uy  Que pueda rotar respecto al eje Z Rz  Que no pueda rotar respecto al eje X Rx  Que no pueda rotar respecto al eje Y Ry  Que no se pueda desplazar en el eje Z Uz b. Creamos los estados de carga (Load Patterns) SismoX y SismoY con tipo de carga (QUAKE), luego borramos todos los anteriores. c. Asignamos en los centros de masa las fuerzas sísmicas, las Fxi en el estado de carga SismoX y las Fyi en el estado de carga SismoY. d. Creamos dos combinaciones de carga para la verificación de desplazamientos donde vamos a tener DesplazX que tendrá la combinación de 0.75R si es regular o 0.85R si es irregular de SismoX y también vamos a tener DesplazY que tendrá la combinación de 0.75R si es regular o 0.85R si es irregular de SismoY. e. Luego en opciones de análisis (Analysis Options) marcamos todos los grados de libertad. f. Corremos el modelo y verificamos las distorsiones de piso en X y en Y utilizando los valores de desplazamiento de las combinaciones creadas en d. ,en los 4 vértices extremos del entrepiso para cada dirección y verificamos si cumplen las distorsiones admisibles según J). Si es así podremos proceder al análisis y diseño final, si no, se deberá de redimensionar los elementos de corte hasta obtener valores de distorsión de entrepiso admisibles de acuerdo a J). Así mismo se deberá dejar determinado en el proyecto estructural la separación o junta sísmica también de acuerdo a lo estipulado en J). 16. Sobre el modelo anterior realizaremos las siguientes modificaciones: a. Crearemos los siguientes estados de carga i. Peso Propio PP ii. Sobrecarga Muerta SCM iii. Carga Viva CV b. En la definición de material Hormigón, asignaremos un peso propio de 2500 kg/m3 c. Crearemos las siguientes combinaciones de carga para el diseño en Hormigón Armado i. 1.20(PP+SCM) + CV + SismoX ; 1.20(PP+SCM) + CV - SismoX ii. 1.20(PP+SCM) + CV + SismoY ; 1.20(PP+SCM) + CV – SismoY iii. 0.90(PP+SCM) + SismoX ; 0.90(PP+SCM) - SismoX iv. 0.90(PP+SCM) + SismoY ; 0.90(PP+SCM) – SismoY

17. Una vez obtenidas las solicitaciones de diseño se procederá a diseñar la estructura: o Si la estructura es de Hormigón Armado utilizaremos la norma CBH87. Incluyendo las combinaciones de carga para diseño sísmico definidas en 16. Inciso c. o Si la estructura es de acero utilizaremos la norma E090 (del Perú) o la AISC/ASTM (Estados Unidos) o Si la estructura es de madera se diseñara de acuerdo al Manual de diseño para maderas del grupo andino (Acuerdo de Cartagena)

ALTERNATIVAMENTE SE PUEDE UTILIZAR EL SIGUIENTE METODO, QUE ES MENOS RIGUROSO EN CUESTION DE CONTROLES, PARA LOS SIGUIENTES CASOS. 18. 19. 20. 21. 22. 23.

EN LAS ZONAS SISMICAS 1, 2 Y 3 PARA EDIFICIOS DE HASTA 12 PISOS DE ALTURA DESDE EL NIVEL DEL SUELO. EN LA ZONA SISMICA 4 Y 5 PARA EDIFICIOS DE HASTA 8 PISOS DE ALTURA DESDE EL NIVEL DEL SUELO. EDIFICOS DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA DE HASTA 4 PISOS DE ALTURA. Se modelara el edificio completo, es decir con Losas incluidas. Se pre dimensionara la estructura de acuerdo a lo estipulado en el punto 2. Cada nivel se definira como un diafragma rigido (sin excepciones). Se estimaran los periodos fundamentales de vibracion según el punto 10. Se definirán los brazos rígidos de acuerdo al punto 7. Crearemos los siguientes estados de carga o CM; Carga muerta, tipo Dead con 1 gravedad. o SCM; Sobre carga muerta, tipo Super Dead o CV; Carga Viva, tipo Live o CVR; Carga Viva Reducida, tipo Reductible Live o Sx; Sy; Sismo en X y Sismo en Y, tipo Quake. En estas dos, en Auto Lateral Load Pattern, elegiremos User Coefficient. Y luego elegimos modificar.

o o o o

o

Para Sx marcaremos Global X Direction Para Sy marcaremos Global Y Direction La excentricidad de los diafragmas (Ecc. Ratio (all Diaph.))la adoptaremos en 10% (0.1) Para los rangos de altura de las cargas laterales (Lateral Load Elevation Range) a ser creadas automáticamente pondremos en User Specified - MaxZ la cota del entrepiso de cubierta y en User Specified – MinZ la cota del entrepiso de primer nivel. En Other Factors, el Coeficiente C (Base Shear Coefficient) colocaremos el siguiente valor, que nosotros lo llamaremos Ch para evitar confusiones con C que es nuestro valor del coeficiente de amplificación sísmica.

𝐶

𝐶

𝑅

𝑅

𝐶ℎ = (𝑍𝑈𝑆) ; 𝑆𝑖𝑒𝑚𝑝𝑟𝑒

o o

≥ 0.125

C, R, S. S determinaran de acuerdo a lo especificado en el punto 11. En Other Factors, el coeficiente k (Building Height exp), es el definido en el punto 12. Definimos el origen de las masas (Define – Mass source), desde las cargas unicamente, CM + SCM + CVR.

24. Realizamos el control de distorsiones admisibles de entrepisos, si no pasa el control, redimensionamos la estructura y repetimos el proceso desde 19. Hasta 23. 25. Finalmente continuamos de acuerdo al punto 16.b; 16.c y 17.

M)

ANALISIS Y DISEÑO DINAMICO.

Para el análisis dinámico utilizaremos el método modal – espectral. No recomiendo el método tiempo – historia, ya que no tenemos en Bolivia aún definido un Sismo considerado de diseño que podamos utilizar este tipo de análisis. PROCEDIMIENTO DE ANALISIS SISMICO DINAMICO.

METODO 1. 1. Se modelara la estructura definida por columnas, muros de corte, losas y vigas. 2. Se predimensionara la estructura de acuerdo a los criterios ya definidos en L) inciso 2. 3. Para el analisis modal se determinara el numero de modos de vibracion a ser definidos de modo que garantizemos por lo menos un 90% de masa participativa. n = #pisos x 3 Para ello utilizaremos la forma combinacional con la combinación cuadrática completa (CQC). La Dirección combinacional con la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados (SRSS). 4. Determinaremos el Peso Sísmico (P) de acuerdo a L) inciso 9. Sub inciso a. A partir del mismo calcularemos la masa traslacional M. M = P/g Y determinaremos la masa rotacional Mr.

𝑀𝑟 =

𝑀(𝐼𝑥+𝐼𝑦) 𝐴

Donde, M es la masa traslacional, Ix e Iy las inercias en planta de la losa en X y Y respectivamente, A será el área total de la losa de entrepiso. 5. Elegiremos de K) el espectro de respuesta sísmica para aceleraciones de acuerdo a la zona sísmica donde se encuentre nuestro proyecto y de acuerdo al tipo de suelo que corresponda. Determinaremos el Factor de Escala a ser aplicado a nuestro espectro de respuesta, el cual depende del factor de importancia (U) de acuerdo a la categoría de nuestra edificación, del factor de Suelo (S) y del factor de reducción de cargas sísmicas (R). F.E. = (US)/R Para lo cual determinaremos el factor de reducción de fuerzas sísmicas R de acuerdo a L) inciso 11. 6. 7. 8. 9.

Determinamos el centro de masa de acuerdo a L) incisos 3. 4. Y 5. Definimos cada entrepiso como diafragma rígido de acuerdo a L) inciso 6. Definimos Brazos rígidos en Vigas y Columnas de acuerdo a L) inciso 7. Seleccionamos los centros de masas y les damos los siguientes grados de libertad y restricciones. i. Que pueda desplazar en X Ux

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ii. Que pueda desplazar en Y Uy iii. Que pueda rotar respecto al eje Z Rz iv. Que no pueda rotar respecto al eje X Rx v. Que no pueda rotar respecto al eje Y Ry vi. Que no se pueda desplazar en el eje Z Uz En cada piso y su respectivo centro de masa, asignaremos la masa en X que será la Masa traslacional calculada en el punto 4., la masa en Y que será también la masa traslacional, la masa en Z que será 0. La masa rotacional en X que será 0, la masa rotacional en Y que será 0, y la masa rotacional en Z será la masa rotacional calculada en el punto 4. Definimos la función del espectro de respuesta en (Define-Functions-Response Spectrum) y colocamos punto por punto el espectro de respuesta elegido en 5. (el de aceleraciones) Luego vamos a casos de carga (Define Load Cases), elegimos el MODAL y modificamos el número de modos (Number of Modes-Maximum) y colocamos el número determinado en el inciso 3. Ahí mismo (Define Load Cases) adicionamos los casos de carga SismoX y SismoY y en tipo elegimos espectro de respuesta (Rosponse Spectrum), en Modal Combination CQC y en Directional combination SRSS, de acuerdo a lo definido en el punto 3. El análisis lo dejamos en MODAL, y finalmente en Loads Aplied definimos la acceleracion (Accel) para SismoX U1 y para SismoY U2. En función (Function) elegimos la definida en el punto 11. Y el Factor de escala (Scale Factor) colocaremos el valor definido en el punto 5. El amortiguamiento recomiendo mantenerlo en 5%, a no ser que se haya realizado la determinación de otro valor debidamente justificado. Creamos dos combinaciones de carga para la verificación de desplazamientos donde vamos a tener DesplazX que tendrá la combinación de 0.75R si es regular o 0.85R si es irregular de SismoX y también vamos a tener DesplazY que tendrá la combinación de 0.75R si es regular o 0.85R si es irregular de SismoY. Luego en opciones de análisis (Analysis Options) marcamos todos los grados de libertad.

N) CONSIDERACIONES DE DISEÑO. Se deberá tener las siguientes consideraciones importantes en el diseño: b. Si un Muro de Corte o pórtico absorbe más del 30% del cortante total, entonces las solicitaciones de diseño se deberán mayorar en un 25% adicional. c. El Hormigon de diseño no tendrá nunca una resistencia menor que H-21 ni mayor a H-50 d. El acero de refuerzo deberá tener una resistencia a la rotura de por lo menos un 25% mayor a la resistencia de fluencia. e. El diámetro mínimo de estribos en Columnas y Muros de Corte (armadura de corte) deberá ser: i. Zona 1 Estribo de 6 mm ii. Zona 2 Categoría B, C Estribo de 6 mm Categoría A Estribo de 8 mm iii. Zona 3 Estribo de 8 mm iv. Zona 4 Hasta 10 pisos Estribo de 8 mm Más de 10 pisos Estribo de 10 mm v. Zona 5 Hasta 10 pisos Estribo de 8 mm Más de 10 pisos Estribo de 10 mm f. En Columnas y Muros de Corte, el primer estribo, es decir a partir del cuello de la zapata o del nivel de la losa radier o del nivel de la losa de arranque hacia arriba deberá estar a 5 cm. En Columnas y muros de Corte, el último estribo, es decir a partir del cielo raso de la losa de llegada hacia abajo, deberá estar a 5 cm. En Columnas y Muros de Corte, los primeros 6 estribos y los últimos 6 no deberán tener un espaciamiento mayor que 10 cm. Y en el tramo central no mayor a 15 cm. o 1/2 de la menor dimensión. En Columnas de edificaciones de cualquier categoría en las Zonas 4 y 5, y de edificaciones categoría A en las Zonas 1,2 y 3. Toda la armadura Longitudinal deberá estar sujetada por un estribo o gancho sismico. En Cajas de ascensor y Muros de Corte en edificaciones de cualquier categoría en las Zonas 4 y 5, y de edificaciones categoría A en las Zonas 1,2 y 3. La armadura longitudinal deberá tener ganchos del mismo diámetro que los estribos una varilla por medio. g. En Vigas, el primer y último estribo, es decir el primero desde la columna de arranque y el último desde la columna de llegada deberá estar a una distancia de 10 cm. En Vigas la separación máxima de estribos será de 15 cm. o d/2. La que sea menor En vigas que se intersecten entre sí, el diámetro mínimo de estribo deberá ser de 8 mm. Y la separación máxima de estribos 10 cm.

16. análisis (Analysis Options) marcamos todos los grados de libertad.

O) COMPORTAMIENTO DEL SUELO. La modificación de las aceleraciones sísmicas debido a la influencia de las condiciones de topografía y geología del sitio durante un sismo (o después) se conoce como efecto local. Estas modificaciones consisten en el cambio de la amplitud, duración y frecuencia. En el peor escenario sucederá una amplificación de la señal, con una mayor duración y un periodo de amplificación sísmica más alto (Caso de Mexico 1985). Esto se debió a que la ciudad de Mexico se encuentra sobre un estrato de arcilla blanda de entre 30 y 70 metros de espesor o potencia, lo cual amplifico la señal sísmica, y llevo los periodos de amplificación sísmica hasta más allá de los 3 segundos incluso, lo que ocasionó daños en edificios altos. Los efectos más importantes son: 1. TALUDES Y/O PENDIENTES. El problema con los taludes o terrenos en pendiente es que estos frente a la aceleración sísmica, pueden sufrir roturas o pérdida de cohesión, lo que generaría un deslizamiento del mismo. Así mismo en las crestas de los taludes, especialmente si son en forma de cuña (montañas con subida y bajada), existe una amplificación de la aceleración sísmica. Cuando se vaya a proyectar un edificio en una calle o avenida en alta pendiente (pendiente mayor a 55% o mas de 30 grados de inclinación) o sobre algún talud, se deberá de determinar el Factor de Seguridad estático del talud. Recomiendo el método de Janbu, o el método de Bishop, para lo cual existen varios programas que lo hacen muy rápidamente. Una vez obtenido el factor de seguridad, se puede determinar la aceleración sísmica crítica que ocasionaría la falla del terreno en pendiente o del talud, mediante: Según Newmark y el método pseudo estático de análisis de estabilidad de taludes bajo acción sísmica 𝑎𝑐 = (𝐹𝑆 − 1)𝑔 𝑠𝑒𝑛(∝) 𝑃𝐺𝐴 𝑘 = 𝑓𝑒𝑞 𝑔 A partir de lo anterior se definirá el factor de seguridad estático mínimo (F.S.) necesario para garantizar la estabilidad del talud durante y después del sismo, según la pendiente y según la zona sísmica. FACTOR DE SEGURIDAD ESTATICO MINIMO NECESARIO Pendiente ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5 Terreno % 0.05g 0.10g 0.15g 0.20g 0.25g =< 25% 1.27 1.35 1.43 1.50 1.58 26% - 35% 1.28 1.36 1.44 1.52 1.60 36% - 50% 1.29 1.37 1.46 1.54 1.64 51% - 70% 1.30 1.39 1.49 1.59 1.68 71% - 85% 1.30 1.41 1.52 1.62 1.72 86% - 100% 1.31 1.43 1.55 1.66 1.78 101% - 120% 1.50 1.64 1.78 1.93 2.07 121% - 145% 1.51 1.68 1.84 2.00 2.16

Si el factor de seguridad estático determinado no es mayor que el valor correspondiente al de la tabla anterior, se deberán proyectar obras de estabilización hasta lograr un factor de seguridad igual o mayor al indicado en la tabla anterior. Una vez que se haya verificado la estabilidad de la pendiente o talud, entonces recién se mayorarán las solicitaciones de diseño de corte por acción sísmica en columnas y muros de corte de acuerdo a la siguiente tabla: MAYORACION DE CORTANTE EN COLUMNAS Y MUROS DE CORTE PENDIENTE (%) – ANGULO TALUD FACTOR DE MAYORACION < 55% ; < 30º 1.00 55% 200% ; > 65º 2.00

MANUAL DE DISEÑO SISMICO PARA BOLIVIA.pdf

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