El Espectro Espectro de Diseño de la Nueva norma Peruana de Diseño Sismorresistente Sismorresistente NTE.030 2016
A l ej an d r o M u ñ o z P el áez Profeso r Princip al PUCP Ger en te Té cn ic o P RISMA INGEN IEROS
Lim a, marzo d e 2016 2016
=
=
×××
×××
×
×
Mapa de Peligro sísmico en suelo Firme Monroy y Bolaños 2004
Mapa de Peligro sísmico Zenón Aguilar (2009)
Mapa de Peligro sísmico IGP-2014
Mapa de Zonificación sísmica Norma E.030-2016
Amplificación de las ondas sísmicas causada por la topografía
Amplificación de las solicitaciones sísmicas por los estrados de suelo
•
•
El factor “S” depende del suelo y de la Zona
TP y TL solo dependen del suelo TP define la plataforma de C, TL define el inicio de la zona espectral con desplazamiento constante.
SUBDUCCIÓN
0.2TP
TP
TL
C = 2,5 T < TP
C = 2 , 5 ∙
T P T
T P < T < T L
C = 2,5 ∙
T P ∙ T L 2 T
T > TL
0.2TP
TP
TL
ZSCosta
≫
ZSSierra
≫
ZSSelva
S1
S3 Costa
Sierra
Selva
Tabla N° 5 CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES Y FACTOR “U” Categoría
Descripción
Factor U
A1: Establecimientos de salud del Sector Salud (públicos y privados) del Ver segundo y tercer nivel, según lo normado por el Ministerio de Salud. Nota 1 A2: Edificaciones esenciales cuya función no debería interrumpirse s e l a i A c n e s E
inmediatamente después de un sismo severo : - Establecimientos de salud no comprendidos en la categoría A1. - Puertos, aeropuertos, locales municipales, centrales de comunicaciones. Estaciones de bomberos, cuarteles de las fuerzas armadas y policía. - Instalaciones de generación y transformación de electricidad , reservorios y plantas de tratamiento de agua. - Todas aquellas edificaciones que puedan servir de refugio después de un desastre, tales como instituciones educativas, … . - Edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgo adicional, tales como grandes hornos, fábricas … Edificios que almacenen archivos e información esencial del Estado
1.5
Hospitales: Categoría A1 Nota 1: Las nuevas edificaciones de categoría A1 tendrán aislamiento sísmico en la base cuando se encuentren en las zonas sísmicas 4 y 3. En las zonas sísmicas 1 y 2 … el valor de U será como mínimo 1.5.
Colegios: Categoría A2
…
Aeropuertos: Categoría A2
Tabla 5 CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES Y FACTOR “U” Categoría
Descripción
Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de personas tales como cines, teatros, estadios, coliseos, centros comerciales, terminales de pasajeros, establecimientos penitenciarios, o que guardan Importantes patrimonios valiosos como museos y bibliotecas. También se considerarán depósitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento.
Factor U 1.3
B
1.0
Comunes
Edificaciones comunes tales como: viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e instalaciones industriales cuya falla no acarree peligros adicionales de incendios o fugas de contaminantes.
D
Construcciones provisionales para depósitos, casetas y otras similares.
Ver Nota 2
C Temporales
Nota 2: En estas edificaciones deberá proveerse resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales, a criterio del proyectista.
…
Estadios, Coliseos: Categoría B
U = 1.3
Edificios con Aislamiento
Edificios con aislamiento
U =
1.
Edificios con Aislamiento
Edificios con Disipadores
Se permite la utilización de sistemas de aislamiento sísmico o de sistemas de disipación de energía en la edificación, siempre y cuando se cumplan las disposiciones de esta Norma y la ASCE/SEI 7-10.
Edificios con pórticos
Edificios con muros
100 %
0%
80%
20%
30%
70%
0%
100 %
Clasificación de los sistemas estructurales en concreto
Sistema de Muros de Ductilidad Limitada
EMDL ahora hasta 8 pisos
Los MDL ya NO se pueden usar en los pisos superiores de un edificio de muros convencional
Pórticos Especiales Resistentes a Momentos (SMF)
Estructuras con arriostres (EBF)
Tabla N 6 °
CATEGORÍA Y SISTEMA ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONES Categoría de la Edificación
Zona 4y3
A1
Sistema Estructural Aislamiento Sísmico con cualquier sistema estructural. Estructuras de acero tipo SCBF, OCBF y EBF.
2y1
Estructuras de concreto: Sistema Dual, Muros de Concreto Armado. Albañilería Armada o Confinada. Estructuras de acero tipo SCBF, OCBF y EBF.
A2 (*)
4, 3 y 2 Estructuras de concreto: Sistema Dual, Muros de Concreto Armado. Albañilería Armada o Confinada. 1
Cualquier sistema. Estructuras de acero tipo SMF, IMF, SCBF, OCBF y EBF.
B
4, 3 y 2
Estructuras de concreto: Pórticos, Sistema Dual, Muros de Concr Armado. Albañilería Armada o Confinada. Estructuras de madera
1
Cualquier sistema.
R0 para cada dirección según el sistema estructural
Tabla N 7 °
SISTEMAS ESTRUCTURALES Sistema Estructural
Coeficiente Básico de Reducción R0 (*)
Acero: Pórticos Especiales Resistentes a Momentos (SMF) Pórticos Intermedios Resistentes a Momentos (IMF) Pórticos Ordinarios Resistentes a Momentos (OMF) Pórticos Especiales Concéntricamente Arriostrados (SCBF) Pórticos Ordinarios Concéntricamente Arriostrados (OCBF) Pórticos Excéntricamente Arriostrados (EBF)
8 7 6 8 6 8
Concreto Armado: Pórticos Dual De muros estructurales Muros de ductilidad limitada
Albañilería Armada o Confinada. Madera (Por esfuerzos admisibles)
8 7 6 4 3 7
Las estructuras deben ser clasificadas como regulares o irregulares para : • Cumplir las restricciones de la Tabla Nº 10. • Establecer los procedimientos de análisis. • Determinar el coeficiente R de reducción de fuerzas sísmicas.
Estructuras Regulares: Las que no presentan las irregularidades indicadas en las Tablas N°8 y Nº 9. Ia ó Ip será igual a 1.0
Irregularidad de Piso Blando
i
i+1
i+2
i+3
hi+3 Irregularidad de Piso Blando, I a = 0.75
hi+2
hi+1
∆
≥ 1.4
ó
∆
≥
. ∆
∆
∆
Irregularidad Extrema de Piso Blando, I aext = 0.50 ∆
hi
∆
≥ 1.6
∆
ó
∆
≥
. ∆
∆
∆
Irregularidad de Masa, > 1.5 +
ó
= .90 > 1.5 −
Irregularidad de Geometría Vertical, = . > 1.3 ×
Discontinuidad en Sistemas Resistentes, = . ≥ 0.1 y
> 0.25
Discontinuidad Extrema en Sistemas Resistentes, = . ≥ 0.25
y > 0.25
Irregularidad por Esquinas Entrantes, = . ( a> 0.2 )
y
( > 0.2B )
Irregularidad por Discontinuidad del Diafragma = . Discontinuidad abrupta del Diafragma
Irregularidad por Discontinuidad del Diafragma, = . Reducción del área del Diafragma.
′ > 50%
Irregularidad Torsional, = .75 ∆á ℎ
> 1.2
∆ ℎ
∆á ℎ
> 0.5
∆ ℎ
permisible
Irregularidad Torsional Extrema, = .60 Ƈ
> 1.5
∆
Ƈ
> 0.5
∆
permisible
TABLA N° 8 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA
Factor de Irregularidad I a
Irregularidad de Rigidez – Piso Blando. …, la distorsión de entrepiso (deriva) es mayor que 1,4 veces el valor en el entrepiso inmediato superior, o es mayor que 1,25 veces el promedio de los tres entrepiso superiores adyacentes. La distorsión de entrepiso se calculará …
Irregularidades de Resistencia – Piso Débil.
0.75
...cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, la resistencia de un entrepiso frente a fuerzas cortantes es inferior a 80 % de la resistencia del entrepiso inmediato superior.
Irregularidad Extrema de Rigidez (Ver Tabla Nº 10) …, la distorsión de entrepiso (deriva) es mayor que 1,6 veces el correspondiente valor del entrepiso inmediato superior, o es mayor que 1,4 veces el promedio de las distorsiones de entrepiso en los tres niveles superiores adyacentes.
Irregularidad Extrema de Resistencia (Ver Tabla Nº 10) … cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, la resistencia de un entrepiso frente a fuerzas cortantes es inferior a 65 % de la resistencia del entrepiso inmediato superior.
0.50
TABLA N° 8 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA
Factor de Irregularidad I a
Irregularidad de Masa o Peso … cuando el peso de un piso, determinado según el numeral 4.3, es mayor que 1.5 veces el peso de un piso adyacente. no aplica en azoteas ni en sótanos.
0.90
Irregularidad Geométrica Vertical … cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, la dimensión en planta de la estructura resistente a cargas laterales es mayor que 1.3 veces la correspondiente dimensión en un piso adyacente. no aplica en azoteas ni en sótanos.
0.90
Discontinuidad en los Sistemas Resistentes … cuando en cualquier elemento que resista más de 10 % de la fuerza cortante se tiene un desalineamiento vertical, tanto por un cambio de orientación, como por un desplazamiento del eje de magnitud mayor que 25 % de la correspondiente dimensión del elemento.
Discontinuidad extrema de los Sistemas Resistentes (Ver Tabla Nº 10) …cuando la fuerza cortante que resisten los elementos discontinuos según se
0.80
0.60
TABLA N° 9 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN PLANTA
Factor de Irregularidad I P
Irregularidad Torsional … cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, el máximo desplazamiento relativo de entrepiso en un extremo del edificio, calculado incluyendo excentricidad accidental (∆á ), es mayor que 1.2 veces el desplazamiento relativo del centro de masas del mismo entrepiso para la misma condición de carga (∆ ). …sólo se aplica en edificios con diafragmas rígidos y si el máximo desplazamiento relativo de entrepiso es mayor que 50 % del desplazamiento permisible…
0.75
Irregularidad Torsional Extrema … cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, el máximo desplazamiento relativo de entrepiso en un extremo del edificio, calculado incluyendo excentricidad accidental (∆á ), es mayor que 1.5 veces el desplazamiento relativo del centro de masas del mismo entrepiso para la misma condición de carga (∆ ). …sólo se aplica en edificios con diafragmas rígidos y si el máximo desplazamiento relativo de entrepiso es mayor que 50 % del desplazamiento permisible…
0.60
Esquinas Entrantes La estructura se califica como irregular cuando tiene esquinas entrantes cuyas dimensiones en ambas direcciones son mayores que 20 % de la correspondiente dimensión total en planta.
0.90
TABLA N° 9 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN PLANTA
Factor de Irregularidad I P
Discontinuidad del Diafragma …cuando los diafragmas tienen discontinuidades abruptas o variaciones importantes en rigidez, incluyendo aberturas mayores que 50 % del área bruta del diafragma. … cuando, en cualquiera de los pisos y para cualquiera de las direcciones de análisis, se tiene alguna sección transversal del diafragma con un área neta resistente menor que 25 % del área de la sección transversal total de la misma dirección calculada con las dimensiones totales de la planta.
0.85
Sistemas no Paralelos … cuando en cualquiera de las direcciones de análisis los elementos resistentes a fuerzas laterales no son paralelos. No se aplica si los ejes de los pórticos o muros forman ángulos menores que 30° ni cuando los elementos no paralelos resisten menos que 10 % de la fuerza cortante del piso.
0.90
Tabla N 10 °
CATEGORÍA Y REGULARIDAD DE LAS EDIFICACIONES Categoría de la Edificación
A1 y A2
B
Zona
Restricciones
4, 3 y 2
No se permiten irregularidades
1
No se permiten irregularidades extremas
4, 3 y 2
No se permiten irregularidades extremas
1
Sin restricciones
4y3
No se permiten irregularidades extremas No se permiten irregularidades extremas
C
2
excepto en edificios de hasta 2 pisos u 8 m de altura total
Pis o Típ ic o (2d o a 7m o ) Sistem a d e Transferencia Mu ro s en Estacionamiento
… no se permiten sistem as de Transferencia …
•
Ia :
•
Ip :
Factor de irregularidad en altura Factor de irregularidad en planta
R =
Ia
* Ip * R0
b2 = 38.8m b1 = 21.4m
b2/b1 = 38.8/21.4 = = 1.81 > 1.3
= . Irregularidad de Geometría Vertical
hi= 260cm Planta 9na y 10ma
DIRECCION PERIODO ΔMAX ΔCM ΔMAX / ΔCM X 1.16 5.03 3.40 1.48 Y 1.08 4.54 3.25 1.40
ΔMAX/ hi > 0.5Δpermisible 5.03/ 260 (0.019) > 0.5*0.007 (0.0035) 1.2 < ΔMAX/ ΔCM = 1.48 < 1.5
Planta 8va
= .
R =
Ia
* Ip * R0
= 0.90 × 0.75 × = 0.675 × = 0.675 × = 0.75 × " "
0.45 × 1.0 … 0.675 × = = 1.25 0.4 × 1.0 … 0.75 ×
∴ > 25%
= . Sin irregularidad en Altura
(4.10 + 4.10)/(33.70) = 0.24
< 0.25
= .
R =
Ia
* Ip * R0
= 1.00 × 0.85 × = 0.85 × = 0.85 × = 0.75 × " "
0.45 × 1.05 … 0.675 × = = 0.87 0.4 × 1.2 … 0.75 ×
∴ < 13%
Sa =
Z×U×S×C R
×g
= 0.675 × 6.0 = 4.1 = 0.75 × 6.0 = 4.5
= 0.85 × 6.0 = 5.1 = 0.75 × 6 0 = 4 5