Variacion de La Norma e030 (Julio c Santos Roque)

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INGENIERIA INGENIERIA SISMO RESISTENTE

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J ULIO ULI O CESAR CESA R SANTOS SA NTOS ROQUE

CODIGO

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MOQUEGUA MOQUEGUA -PERÚ 2016

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UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

INTRODUCCIÓN

El Perú está comprendido entre una de las regiones de más alta actividad sísmica que existe en la tierra, por lo tanto está expuesto a este peligro, que trae consigo la pérdida de vidas humanas y pérdidas materiales. Es necesario modificar y actualizar la norma peruana E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE para poder planificar y mitigar los grandes efectos que trae consigo los sismos. En las normas de diseño se especifican las cargas sísmicas, por lo que no es necesario realizar investigaciones detalladas de la actividad sísmica del área donde se construirán estructuras comunes. El coeficiente de diseño sísmico a ser usado en el diseño sísmico sísmi co seudo-estát seudo-estátiico se determina determina en base a la zona, condi condición ción del del suelo suelo e importancia de la estructura. Si la estructura es flexible, la carga sísmica se modifica tomando en cuenta su periodo fundamental. Sin embargo, cuando se planifican estructuras importantes, deben evaluarse sus capacidades de resistir terremotos en base a estudios detallados de peligro sísmico.

INGENIERIA SISMO RESISTENTE

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VARIACION DE LA NORMA PERUANA E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE 1970: PRIMERA NORMA PERUANA Capítulo IV, RNC , “Seguridad Contra el Efecto Destructivo de los Sismos”. Primera norma peruana a nivel nacional. Experiencias sismos de 1966 y el de 1970)

Huaraz 1970

La Fuerza Sísmica Lateral (1970): H=UKCP H = Fuerza sísmica lateral. U = Coeficiente sísmico según la regionalización y uso de la Edificación. K = Tipo de estructura (sistema estructural) C = Factor del % de carga permanente más carga viva (función del periodo de la estructura) P = Peso de la edificación No existía factor de amplificación de la fuerza y se indicaba que el profesional autor del proyecto determinaría el aumento de los coeficientes sísmicos que se pudiera requerir según la naturaleza del terreno.


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ZONIF ICACIÓN SÍSMICA

CLASIFICACIÓN POR IMPORTANCIA “B” construcciones comunes, como viviendas unifamiliares,  Tipo multifamiliares, oficinas, etc.  Tipo “C” edificios con aglomeraciones de público, como teatros, estadios, coliseos, colegios, además de servicios públicos como centrales eléctricas, plantas de agua, hospitales, cárceles, etc.




Factor C “C” Porcentaje (de la carga permanente más una parte de la cargaviva), que debe tomarse como cortante sísmico en la base.

Periodo de la estructura (T)

T se podía estimar como 0.1 N, (N = número de pisos)




1977: SEGUNDA NORMA PERUANA (Después de los terremotos de Chimbote – Huaraz 1970, Lima 1974) ZONIFICICACIÓN 1977

Cortante

Rd= Factor de reducción por ductilidad, (d)

Factor de Zona, Z

Factor de Uso, U

Factor de Suelo, S




Factor C, coeficiente sísmico

T = 0, sistemas rígidos, C =0.4

Rd, Factor de reducción por ductilidad  Pórticos de acero = 6  Pórticos de concreto, especialmente dúctiles = 5  Pórticos = 4  Muros de concreto = 3  Albañilería confinada = 2.5  Albañilería sin confinar = 1.5 Período del edificio T (s)




1997: TERCERA NORMA PERUANA En 1997 se promulgó la Norma de Diseño Sismorresistente que reemplazó a la versión de 1977. Esta introdujo una serie de cambios importantes que en opinión de los miembros del Comité Técnico Especializado, han contribuido a reducir los daños en edificaciones, a la luz de lo ocurrido en el sismo de Atico de junio del 2001. Varios de dichos cambios constituyeron sin embargo exigencias que fueron consideradas en algunos casos muy severas y en otros insuficientes. A iniciativa del SENCI CO, se constituyó el Comité Permanente de la Norma de Diseño Sismorresistente, el único con este carácter entre todos aquellos constituidos para proponer normas. Esta condición ha sido una ventaja para esta Norma ya que ha permitido continuar estudiando las modificaciones que surgieron a raíz de su promulgación. El criterio para el desarrollo de la versión 2001, aunque seguramente recién será promulgada este año, constituyéndose en la versión 2002, ha sido mantener el esquema básico de la Norma anterior. Es decir los cambios se limitan solamente a algunos aspectos. No se ha alterado el nivel de diseño único ni los procedimientos para determinar la fuerza sísmica.

APORTES MÁS SIGNIFICATIVOS DE LA VERSIÓN DE 1997 Es oportuno recordar que la NTE-030-97 incluyó varios aportes con respecto a la de 1977. Estos se pueden resumir en los siguientes:      

Cuantificación de irregularidades Reducción de distorsiones admisibles Limitación de la torsión Mayor claridad en la intensidad de los sismos a resistir Declaración de ‘evitar el colapso” como filosofía de diseño Exigencia de sistemas regulares para obras esenciales

Sin embargo debe recordarse también que no se incorporaron nuevas tendencias en cuanto a la implementación de varios niveles de diseño, que ya están siendo considerados en varios países e inclusive la propuesta de norma ISO, con el fin de reducir los daños a las edificaciones ante terremotos moderados. Tampoco los criterios del diseño por capacidad de la práctica neozelandesa para asegurar un mecanismo de colapso dúctil y estable. En la tabla de la siguiente página se presenta un resumen de las modificaciones introducidas:

RESUMEN DE MODIFICACIONES INTRODUCIDAS EN LA NORMA NTE030-1997




OBJ ETIVOS DEL DISEÑO SISMORRESISTENTE 1. Resistir sismos leves sin daño (MM o MSK VI) 2. Resistir sismos moderados considerando la posibilidad de daños estructurales leves. (MM o MSK = VI I y VII I) 3. Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes, evitando el colapso de la edificación. (MM o MSK=IX)

Cortante en la base en NTE E-030-1997

Zonificación sísmica del Perú (1997)   

Se adoptó una solución propuesta por el IGP basada en los estudios Neo tectónicos Se mantuvo en tres zonas por falta de información sobre una cuarta Inversión de los números de la zona, éste aproxima el nivel de la aceleración máxima




Factor Z

Factor de Uso, U

Factor de Suelo, S

(*) Ya no Ts, o sea Tp NO E S EL PE RIODO DEL SUELO




Relación resistencia-rigidez: Corte versus Desplazamiento

MI SMA RESISTENCI A MAYOR RIGIDEZ

Factor de Amplificación Sísmica, C




2003: REVISIÓN DE LA NORMA DE 1997 (después del terremoto de Atico 2001) Cambios significativos: • F orma del espectro (se eliminó exponente) • Valores de R (÷1.25, para pasar a Vu) • Redujo cálculo del desplazamiento (x ¾ R)

Principios del diseño sismorresistente(2003) (ISO 3010) a) La estructura no debería colapsar, ni causar graves daños a las personas debido a movimientos sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio. (estado último) b) La estructura debería soportar movimientos sísmicos moderados, que puedan ocurrir en el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables. (estado de serviciabilidad )

Cortante en la base en NTE E-030-2003 Fuerza factorada

Factores de reducción de la respuesta R2003 = R 1997 / 1,25




Valores Comparativos Cortante Basal (Muros) (A. Blanco)

Valores Comparativos Cortante Basal (Muros y Pórticos) (A. Blanco)

Valores Comparativos Cortante Basal (Pórticos) (A. Blanco)




2014: PROYE CTO DE NORMA E.030 DISEÑO SI SMORRESI STENTE Artículo 1.3: Filosofía y Principios del Diseño Sismorresistente a) y b) (2003) se mantienen y C) Para las edificaciones esenciales, definidas en la Tabla Nº 5, se tendrán consideraciones especiales orientadas a lograr que permanezcan en condiciones operativas luego de un sismo severo. Artículo 2.1: Zonificación Zonificación Sísmica Propuesta Norma 2014

Nueva Zona 4, mayor valor

El Capítulo 2 “Parámetros de Sitio” pasa a llamarse “Peligro Sísmico”. Se plantean cuatro zonas Sísmicas (Figura 6-1), con aceleraciones máximas horizontales en suelo rígido con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. Se hace mención explícita que los factores “Z” son porcentajes de la aceleración de la gravedad. En la Tabla 6-1 se puede observar la comparativa entre los valores de los factores de zonificación, pasados y los vigentes. El Mapa de Zonificación ha variado así como sus aceleraciones máximas esperadas.




Figura 2-1: Zonas sísmicas (a) Normativa pasada, (b) Normativa vigente.

Tabla 2-1: Factores de zona en la norma pasada (2003) y el de la norma vigente. ANEXO N° 1 ZONIF I CACIÓN SÍSMI CA •Zonificación Sísmica por provincias y distritos




Artículo 2.3: Condiciones Geotécnicas Se tiene una clasificación de perfiles de Suelo con la introducción de valores explícitos de la velocidad de onda de corte del suelo, valor característico para la obtención del módulo de corte. Ahora se tendrán cinco tipos de perfiles de suelo a diferencia de los cuatro perfiles de la norma vigente. Los tipos de perfiles de suelos son cinco: a. Perfil Tipo S 0: Roca Dura b. Perfil Tipo S1: Roca o Suelos Muy Rígidos c. Perfil Tipo S2: Suelos I ntermedios d. Perfil Tipo S 3: Suelos Blandos e. Perfil Tipo S 4: Condiciones E xcepcionales La Tabla Nº 2 resume valores típicos para los distintos tipos de perfiles de suelo: Se definen 4 tipos de suelo y S 0 para roca sana

Los parámetros del suelo se determinan como un promedio para los estratos de los primeros 30m, a partir del nivel del fondo de cimentación. En el caso de cimentación profunda, se considera desde el cabezal de los pilotes.




Artículo 2.4: Parámetros de Sitio Se contará con cinco perfiles de suelo, también los factores “S” varían por cada factor de zona, entonces se tendrá una matriz de factores (Tabla 6-2) sin considerar el perfil S4 ya que pertenece a las condiciones especiales. Además, el periodo del suelo se tiene para definir la plataforma del espectro, TP, y para definir el inicio de la zona del espectro con desplazamiento constante, TL (Tabla 6-3).

Artículo 2.5: Factor de Amplificación Sísmica El factor de amplificación sísmica se calculará de acuerdo a los periodos para definir la plataforma y para definir el inicio de la zona del espectro con desplazamiento constante.

Artículo 3.1: Categoría de las Edificaciones y Factor de Uso El F actor por categoría de las edificaciones y factor de uso, U, ha variado en la categoría de las “Edificaciones Esenciales”, se ha subdivido en dos subcategorías, A1 y A2. La inclusión de la subcategoría A1 es para considerar instalaciones de establecimientos de salud y hospitales que deberán llevar aislamiento en la base dependiendo de la zona donde se encuentren.




Artículo 3.2: Sistemas Estructurales, Artículo 3.3 Categoría y Sistemas Estructurales Permitidos Se ha ampliado la descripción de los sistemas estructurales y se ha modificado la categoría y estructura de las edificaciones de acuerdo a las nuevas zonificaciones. Artículo 3.4: Sistemas Estructurales y Coeficiente Básico de Reducción de Fuerzas Sísmicas (R0) El coeficiente de reducción sísmica, R, se calculará multiplicando los coeficientes básicos de reducción de fuerzas sísmicas, R0, por factores de irregularidad. Los factores de reducción sísmica de la norma vigente ahora son los R0 y para estructuras de acero se consideran valores más bajos. En la Tabla 6-4 se muestran los valores para los R0 propuestos.

2.1.9. Irregularidades y su Afectación Se está dando importancia a las irregularidades que pudieran estar presentes en un edificio (Artículo 3.5), no sólo de manera descriptiva sino también con factores que INGENIERIA SISMO RESISTENTE



afectan al coeficiente de reducción de la fuerza sísmica. Se tienen los factores de irregularidad en altura, I a, y los factores de irregularidad en planta, Ip. Si anteriormente se calculaba a un 75% de R para estructuras irregulares, ahora se tendrán varios factores a tener en cuenta, desde irregulares normales a extremas (Artículo 3.6). Además, se tiene que verificar las restricciones de la irregularidad de acuerdo a la categoría del edificio y la zonificación (Artículo 3.7). Se hace también mención a los sistemas de transferencia (losas de transferencia) como una restricción de irregularidad (Artículo 3.7.2).

Artículo 3.8: Coeficiente de Reducción de Fuerzas Sísmicas (R) Con lo mencionado anteriormente, el coeficiente de reducción de las fuerzas sísmicas, R, se calculará multiplicando el coeficiente básico de reducción, R0, con los factores de irregularidad que estén presentes. Artículo 3.9: Sistemas de Aislamiento Sísmico y Sistemas deDisipación de Energía Es una novedad que presenta el proyecto de norma, pero sin ahondar en el tema nos remite al (ASCE /SEI , 2010). Artículo 4.2: Modelos para Análisis Se menciona que para propósitos de la norma se consideren en edificios de concreto armado y de albañilería secciones iniciales o brutas. Artículo 4.3: Estimación del Peso (P) No hay cambio alguno. Artículo 4.5: Análisis Estático o de Fuerzas Estáticas Equivalentes En el tema del análisis estático sísmico no se tienen mayores variaciones, a excepción del Artículo 4.5.3 que habla sobre la distribución de la fuerzas sísmica en altura. Ya no se tendrá la fuerza Fa, como fuerza concentrada en la parte superior de la estructura (cuando el periodo fundamental era mayor a 0.7s). La misma que era descontada a la fuerza cortante en la base antes de distribuirla en altura. Además se está incluyendo el factor k que va a variar entre 1 y 2, este coeficiente hará variar la distribución de las fuerzas aplicadas en cada nivel. En el Artículo 4.5.4 que trata sobre el periodo fundamental de vibración, se propone calcular el periodo con la fórmula alternativa, de Rayleigh, pero al 85%. La fuerza sísmica vertical se calculará como el peso efectivo sísmico por 2/3 ZU. Artículo 4.6: Análisis Dinámico Modal Espectral En esta sección no se presentan mayores cambios, sólo mencionar que en el Artículo 4.6.3 se da preferencia a la combinación cuadrática completa y se menciona la alternativa de evaluar la respuesta máxima como el 25% de los valores absolutos más




el 75% de la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados; en la norma vigente era al revés.

Artículo 5.1: Determinación de los Desplazamientos Laterales Para la determinación de los desplazamientos laterales se tendrá que para edificios regulares se deberán multiplicar los resultados obtenidos por 0.75R, y para edificios irregulares por 0.85R. Además se hace mención que no se hará uso de los valores escalados por la cortante mínima en la base. Artículo 5.2: Desplazamientos Laterales Relativos Permisibles Los límites máximos para las derivas sobre las alturas de los entrepisos se mantiene de manera similar a la normativa vigente, sólo se añade el límite de 0.005 (0.5%) para edificios de concreto armado de ductilidad limitada. Artículo 5.3: Redundancia Se plantea que en elementos (muro o pórtico) donde actúa una fuerza igual o mayor al 30% de la fuerza cortante en la base, estos elementos se diseñen para un 125% de dicha fuerza. Artículo 5.4: Verificación de Resistencia Última Se plantea que si se realiza un análisis de la resistencia última se puede usar las especificaciones del FEMA 356 PRESTANDARD AND COMMENTARY FOR THE SEISMIC REHABIL IT ATION OF BU ILDINGS (FE MA, 2000).




BIBLIOGRAFIA NORMA TÉ CNI CA E.030 DISEÑO SI SMO RESI STENTE (2003) PROY ECTO DE NORM A E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE (2014)



Variacion de La Norma e030 (Julio c Santos Roque)

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