FUERZA CORTANTE BASAL:
Bueno, el Cortante Basal, es una Fuerza de Reacción que se presenta en todos los marcos que compongan una estructura y se localiza en su base, esto es donde la columna de acero concreto o madera se "junta" con el dado de cimentación y sirve para que diseñes las anclas de acero para unir una columna al dado o para proponer tu sección de concreto en la base de una estructura. Es la reacción que tu estructura tiene cuando está sujeta principalmente a Fuerzas Accidentales (horizontales) como viento o sismo, inclusive también un marco sujeto a fuerzas verticales, igual presenta cortante horizontal en su base. Espero haberme explicado.
2.2 CARGAS DE SISMO:
El sismo es una liberación súbita de energía en las capas interiores de la corteza terrestre que produce un movimiento ondulatorio del terreno. Este movimiento ondulatorio se traduce en una aceleración inducida a la estructura que contando esta con su propia masa y conociendo la 2da ley de Newton se convierte en una fuerza inercial sobre la estructura. Es inercial porque depende directamente de la masa de la estructura sometida al sismo.
Como mencionamos la magnitud de esta fuerza depende de la masa de la edificación y de la aceleración correspondiente de la estructura. La aceleración de la estructura (es decir la respuesta de esta a una perturbación en la base) depende a su vez de su rigidez (K=F/d) y de la magnitud y frecuencia de la aceleración del terreno.
La masa y la rigidez determinan el periodo de vibración de la estructura que para una aceleración del terreno produce una aceleración de vibración en ella.
Por medio de un espectro de diseño (grafica de aceleración del terreno vs. Periodo de vibración de la estructura) se determina la aceleración de diseño para la estructura y por medio de la ecuación de la segunda Ley de Newton, , encontramos una fuerza estática equivalente al sismo. La fuerza total sísmica en la base de la estructura se conoce como cortante basal. V = cortante basal ® fuerza total en la base
El cortante basal se puede determinar por métodos aproximados utilizando la siguiente ecuación derivada de la segunda Ley de Newton: V = W.Sa donde Sa es un coeficiente sísmico (adimensional) que representa la aceleración con que responde la edificación a un movimiento de su base. Se expresa como una fracción de la gravedad y depende de la estructura analizada y de la zona donde se encuentre localizada. En Medellín podríamos decir en forma generalizada que este coeficiente tiene un valor de 0,5 para una vivienda de un piso.
ESFUERZO DE CORTE BASAL:
Esfuerzo de corte producido por la acción sísmica en el nivel basal del edificio. Nivel Basal: plano
horizontal en el cual se supone que se ha completado la transferencia de las
fuerzas horizontales entre la estructura y el suelo de fundación. A partir de este nivel se mide la altura y el número de pisos del edificio. Luego, el esfuerzo de corte basal lo puedes determinar tanto para un análisis estático como dinámico, ya que es la reacción basal de la estructura frente a las solicitaciones sísmicas. Otra cosa es cómo determinar dicha solicitación sísmica y otra cosa también es cuál es la masa involucrada en dicha solicitación. Para el caso de un análisis estático lo que se hace es determinar una distribución de fuerzas en la altura de la estructura de manera tal que su resultante en la base sea igual a un cierto porcentaje de su peso sobre el nivel basal (coeficiente sísmico), es decir, se fija el valor del efuerzo de corte basal de la estructura (Qo) y que, en general, está acotado tanto por arriba (Qmax) como por abajo (Qmin). Ahora, dicho porcentaje es entregado por la(s) norma(s) sísmica(s) de cada país. En los casos dinámicos, la determinación de la solicitación sísmica es distinta, ya que ésta puede ser mediante espectros de aceleración sísmica (análisis modal-espectral) o la aplicación directa de algún registro sísmico (análisis tiempo-historia). En el caso de usar espectros de aceleración sísmicas, algunas normas, como las chilenas (NCh433 y NCh2369), dicen que si el esfuerzo de corte basal resultante del análisis (Q) es menor que el mínimo estático (Qmin), los esfuerzos sísmicos deben amplificarse por Qmin/Q para el diseño, pero eso es un criterio local, aunque me parece muy recomendable. En cuanto al peso sísmico (o mejor dicho masas) se deben considerar las cargas permanentes (cargas muertas) más un porcentaje de la sobrecarga de uso (cargas vivas). Dicho porcentaje depende del tipo de estructura y su operación, por ejemplo, 25% para el caso habitacional sin (o poco usual) aglomeración de personas y 50% para el caso con aglomeración usual de personas. En el caso de instalaciones industriales, ese porcentaje puede llegar a ser un 10 0%.
En el SAP2000 esto lo defines en >>Define >>Mass Source..., pero por defecto sólo considera las masas provenietes del caso en el que se define un estado de carga con un multiplicador unitario de peso propio (self weight multiplier).
