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Norma Peruana de Diseño Sismorresistente NTE.030 2018 Alejandro Muñoz Peláez Profesor Principal PUCP 2018 1.1 Nomenclatura 1.2 Objetivos de la Norma 1.3 Ambito de Aplicación 1.4 Concepción Estructural Sismorresistente 1.5 Consideraciones Generales 1.6 Presentación del Proyecto PREÁMBULO CAPÍTULO 1. GENERALIDADES Filosofía y Principios del Diseño Sismorresistente La filosofía … : a. Evitar pérdida de vidas humanas. b. Asegurar la continuidad de los servicios básicos. c. Minimizar los daños a la propiedad. filosofía = “declaración de aspiraciones” PREÁMBULO Los principios… : a. La Estructura no debería colapsar ni causar daños en sismos severos b. La estructura deberían soportar sismos moderados pudiendo tener daños reparables. c. Para edificaciones esenciales se tendrán consideraciones especiales. a y b ) Debería “ es tremendamente diferente a “ : debe c) consideraciones adicionales a la norma ? 1.2 y 1.3 Objetivos y ámbito de aplicación • Edificaciones (NTE: Norma técnica de Edificaciones ). nuevas o existentes • Otras obras como reservorios, silos, etc. sólo en lo que sea aplicable 1.4 Concepción Estructural Sismorresistente 1.6 Presentación del Proyecto Planos y documentos firmados por Ingeniero CIP Los Planos deberán incluir: • Sistema Estructural • Periodo de Vibración • Parámetros para Fuerza Sísmica o espectro • Fuerza Cortante en la base • Desplazamientos máximos • Ubicación estaciones acelerométricas 2.1 Zonificación 2.2 Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio 2.3 Condiciones Geotécnicas 2.4 Parámetros de Sitio (S, TP y TL) 2.5 Factor de Amplificación Sísmica (C) CAPÍTULO 2. PELIGRO SISMICO 2.1 Zonificación / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 9 Zonas Sísmicas 1963 Sismicidad ? / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 10 Z=1.0 Z=0.7 Z=0.4 Zonas Sísmicas Norma 1977 ? / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 11 Aceleración Esperada TR = 500 años Castillo y Alva 1993 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 12 Z=0.4 Z=0.3 Z=0.15 Zonas Sísmicas Normas 1997, 2003 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 13 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 14 … Mapa de Peligro sísmico en suelo Firme Monroy y Bolaños 2004 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 15 … Mapa de Peligro sísmico Zenón Aguilar (2009) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 16 … Mapa de Peligro sísmico IGP-2014 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 17 …Zonificación Mapa de Zonificación sísmica Norma E.030-2016 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 18 1963 1977 1997 2016/ PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 19 2.2 Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 20 Amplificación de las ondas sísmicas causada por la topografía Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio Efecto de Vaso Geológico / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 21 2.3 Condiciones Geotécnicas / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 22 Condiciones Geotécnicas / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 23 Perfiles de Suelo / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 24 2.4 Parámetros de Sitio / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 25 Amplificación de las solicitaciones sísmicas por los estrados de suelo Parámetros de Sitio (S, TP y TL) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 26 • 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. … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 27 … SUBDUCCIÓN / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 28 2.5 Factor de Amplificación Sísmica / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 29 … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 30 Factor de Amplificación Sísmico (C) TP0.2TP TL / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 31 TP0.2TP TL C = 2,5 ∙ TP ∙ TL T 2 T > TL C = 2,5 ∙ TP T TP < T < TL C = 2,5 T < TP … “C” para suelo Firme / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 32 Costa (Z-4) Sierra (Z-2) Selva (Z-1) ZSCosta (Z-4) ZSSierra (Z-2) ZSSelva (Z-1) ≫ ≫ S1 S3 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 33 3.1 Categoría de las Edificaciones y Factor de Uso (U) 3.2 Sistemas Estructurales 3.3 Categoría y Sistemas Estructurales 3.4 Sistemas Estructurales y Coeficiente Básico de Reducción de las Fuerzas Sísmicas (R0) 3.5 Regularidad Estructural 3.6 Factores de Irregularidad (Ia , Ip ) 3.7 Restricciones a la Irregularidad 3.8 Coeficiente de Reducción de las Fuerzas Sísmicas, R 3.9 Sistemas de Aislamiento Sísmico y Sistemas de Disipación de Energía CAPÍTULO 3. CATEGORÍA, SISTEMA ESTRUCTURAL Y REGULARIDAD DE LAS EDIFICACIONES 3.1 Categoría y Factor de uso (U) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 35 Categoría y Factor de Uso Tabla N° 5 CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES Y FACTOR “U” Catego ría Descripción Factor U A E se n ci al e s A1: Establecimientos de salud del Sector Salud (públicos y privados) del segundo y tercer nivel, según lo normado por el Ministerio de Salud. Ver Nota 1 A2: Edificaciones esenciales cuya función no debería interrumpirse inmediatamente después de un sismo severo : - Establecimientos de salud no comprendidos en la categoría A1. - Puertos, aeropuertos, estaciones ferroviarias de pasajeros, sistemas masivos de transporte, 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 36 Hospitales: Categoría A1 … Las nuevas edificaciones de categoría A1 tendrán aislamiento sísmico de base en las zonas sísmicas 4 y 3. En las zonas sísmicas 1 y 2 … el valor de U será como mínimo 1.5. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 37 Colegios: Categoría A2 … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 38 … Aeropuertos: Categoría A2 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 39 … Tabla 5 CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES Y FACTOR “U” Categoría Descripción Factor U B Importantes Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de personas tales como cines, teatros, estadios, coliseos, centros comerciales, terminales de pasajeros, establecimientos penitenciarios, o que guardan patrimonios valiosos como museos y bibliotecas. También se considerarán depósitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento. 1.3 C 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.1.0 D Temporales Construcciones provisionales para depósitos, casetas y otras similares. Ver Nota 2 Nota 2: En estas edificaciones deberá proveerse resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales, a criterio del proyectista./ PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 40 Estadios, Coliseos: Categoría B … U = 1.3 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 41 Metro de Lima / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 42 Lima - Líneas N / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 43 Línea 2 Línea 1 Línea 1: Villa El Salvador – Av. Grau – San Juan de Lurigancho / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 44 Componentes Estaciones Cocheras y Depósitos Vías/ PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 45 … ¡¡¡ ¿¿¿ …. ??? !!! / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 46 Edificios con Aislamiento … Edificios con aislamiento U = 1 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 47 Sistemas de Aislamiento Sísmico y Sistemas de Disipación de Energía Edificios con Disipadores Edificios con Aislamiento 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. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 48 3.2 Sistemas Estructurales / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 49 Sistemas Estructurales Edificios con pórticos Edificios con muros / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 50 Estructuras de Concreto Armado / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 51 … Clasificación de los sistemas estructurales en concreto 100 % 80% 30% 0% 100 % 20% 0% 70% / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 52 Sistema de Muros de Ductilidad Limitada … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 53 EMDL ahora hasta 8 pisos … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 54 Los MDL ya NO se pueden usar en los pisos superiores de un edificio de muros convencional … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 55 Estructuras de Acero Pórticos Especiales Resistentes a Momentos (SMF) Estructuras con arriostres (EBF) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 56 3.3 Categoría Sistemas Estructurales / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 57 Categoría y Sistemas Estructurales Tabla N° 6 CATEGORÍA Y SISTEMA ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONES Categoría de la Edificación Zona Sistema Estructural A1 4 y 3 Aislamiento Sísmico con cualquier sistema estructural. 2 y 1 Estructuras de acero tipo SCBF, OCBF y EBF. Estructuras de concreto: Sistema Dual, Muros de Concreto Armado. Albañilería Armada o Confinada. A2 (*) 4, 3 y 2 Estructuras de acero tipo SCBF, OCBF y EBF. Estructuras de concreto: Sistema Dual, Muros de Concreto Armado. Albañilería Armada o Confinada. 1 Cualquier sistema. B 4, 3 y 2 Estructuras de acero tipo SMF, IMF, SCBF, OCBF y EBF. Estructuras de concreto: Pórticos, Sistema Dual, Muros de Concr Armado. Albañilería Armada o Confinada. Estructuras de madera 1 Cualquier sistema. C 4, 3, 2 y 1 Cualquier sistema./ PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 58 3.4 Sistemas Estructurales y Coeficiente Básico de Reducción de las Fuerzas Sísmicas ( R0 ) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 59 Sistemas Estructurales y Coeficiente Básico de Reducción de las Fuerzas sísmicas (R0) R0 para cada dirección según el sistema estructural / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 60 … 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 8 7 6 4 Albañilería Armada o Confinada. 3 Madera (Por esfuerzos admisibles) 7 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 61 3.5 Regularidad Estructural / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 62 Regularidad Vs Irregularidad Estructural … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 63 Irregularidad Estructural 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 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 64 3.6 Factores de Irregularidad (Ia , Ip ) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 65 Ia = Mayor valor entre las irregularidades en altura detectadas (Tabla 8) Ip = Mayor valor entre las irregularidad en planta detectadas (Tabla 9) • Ia : Factor de irregularidad en altura • Ip : “ “ en planta / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 66 Ia TABLA N° 8 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA Factor de Irregularidad Ia Irregularidad de Rigidez – Piso Blando. … cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, en un entrepiso la rigidez lateral es menor que 70% de la rigidez lateral del entrepiso inmediato superior, o es menor que 80% de la rigidez lateral promedio de los tres niveles superiores adyacentes. Las rigideces laterales podrán calcularse como la razón entre la fuerza cortante del entrepiso y el correspondiente desplazamiento relativo en el centro de masas, ambos evaluados para la misma condición de carga. … 0.75 Irregularidades de Resistencia – Piso Débil. ...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. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / Ia TABLA N° 8 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA Factor de Irregularidad Ia Irregularidad Extrema de Rigidez (Ver Tabla Nº 10) … cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, en un entrepiso la rigidez lateral es menor que 60% de la rigidez lateral del entrepiso inmediato superior, o es menor que 70% de la rigidez lateral promedio de los tres niveles superiores adyacentes. Las rigideces laterales podrán calcularse como la razón entre la fuerza cortante del entrepiso y el correspondiente desplazamiento relativo en el centro de masas, ambos evaluados para la misma condición de carga. . 0.50 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. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 68 … TABLA N° 8 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA Factor de Irregularidad Ia 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 enazoteas 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. 0.80 Discontinuidad extrema de los Sistemas Resistentes (Ver Tabla Nº 10) …cuando la fuerza cortante que resisten los elementos discontinuos según se describen en el ítem anterior, supere el 25% de la fuerza cortante total. 0.60 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 69 Irregularidades en Altura Irregularidad de Piso Blando / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 70 hi hi+1 hi+2 hi+3 Di+3Di+2Di … Di+1 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 71 Vi Vi+1 Vi+2 Vi+3 vi Di Ki = Ki < 0.6 Ki+1 ó Ki < 0.7 Ki+1+Ki+2+Ki+3 3 Ki < 0.7 Ki+1 ó Ki < 0.8 Ki+1+Ki+2+Ki+3 3 Irregularidad de Masa, 𝑰𝒂=𝟎.90 𝐶𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑊𝑖 > 1.5 𝑊𝑖+1 ó 𝑊𝑖 > 1.5 𝑊𝑖−1 … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 72 … Irregularidad de Geometría Vertical, 𝑰𝒂=𝟎.𝟗𝟎 𝐶𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑏2 > 1.3 × 𝑏1 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 73 … Discontinuidad en Sistemas Resistentes, 𝑰𝒂 = 𝟎. 𝟖𝟎 𝑉𝑒𝑙𝑒𝑚 ≥ 0.1𝑉𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐 y 𝑒 > 0.25𝑏 Discontinuidad Extrema en Sistemas Resistentes, 𝑰𝒂𝒆𝒙𝒕 = 𝟎. 𝟔𝟎 𝑉𝑒𝑙𝑒𝑚 ≥ 0.25𝑉𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐 y 𝑒 > 0.25𝑏 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 74 TABLA N° 9 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN PLANTA Factor de Irregularida d IP 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 (), es mayor que 1,3 veces el desplazamiento relativo promedio de los extremos del mismo entrepiso para la misma condición de carga (). Este criterio sólo se aplica en edificios con diafragmas rígidos y sólo si el máximo desplazamiento relativo de entrepiso es mayor que 50 % del desplazamiento permisible indicado en la Tabla Nº 11. 0.75 Irregularidad Torsional Extrema (Ver Tabla Nº 10) … cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, el máximo desplazamiento relativo de entrepiso en un extremo del edificio, calculado incluyendo excentricidad accidental (), es mayor que 1,5 veces el desplazamiento relativo promedio de los extremos del mismo entrepiso para la misma condición de carga (). Este criterio sólo se aplica en edificios con diafragmas rígidos y sólo si el máximo desplazamiento relativo de entrepiso es mayor que 50 % del desplazamiento permisible indicado en la Tabla Nº 11. 0.6 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 Ip 75 … TABLA N° 9 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN PLANTA Factor de Irregularidad IP 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 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 76 Irregularidad por Esquinas Entrantes, 𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟗𝟎 ( a> 0.2𝐴 ) y ( 𝑏 > 0.2B ) Irregularidades en Planta / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 77 / PUCP/ Ingeniería Antisísmica 1/ A. Muñoz/ 2011 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 78 México, 1985. Central de telecomunicaciones/ PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 79 …un vals ? / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 81 Ejemplo de Irregularidad por esquina entrante … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 82 … Irregularidad por Discontinuidad del Diafragma 𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟖𝟓 Discontinuidad abrupta del Diafragma / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 83 … Irregularidad por Discontinuidad del Diafragma, 𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟖𝟓 Reducción del área del Diafragma. 𝐴′ > 50%𝐴𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 84 … 85 Irregularidad Torsional, 𝑰𝒑 = 𝟎.75 ∆𝑚á𝑥 ℎ𝑖 > 1.3 ∆𝑃𝑅𝑂𝑀 ℎ𝑖 𝑦 ∆𝑚á𝑥 ℎ𝑖 > 0.5 ∆ ℎ permisible Irregularidad Torsional Extrema, 𝑰𝒑 = 𝟎.60 ∆𝑚á𝑥 ℎ𝑖 > 1.5 ∆𝑃𝑅𝑂𝑀 ℎ𝑖 𝑦 ∆𝑚á𝑥 ℎ𝑖 > 0.5 ∆ ℎ permisible ∆𝑃𝑅𝑂𝑀 = ∆𝑚á𝑥+∆𝑚𝑖𝑛 2 3.7 Restricciones a la Irregularidad / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 86 … Tabla N° 10 CATEGORÍA Y REGULARIDAD DE LAS EDIFICACIONES Categoría de la Edificación Zona Restricciones A1 y A2 4, 3 y 2 No se permiten irregularidades 1 No se permiten irregularidades extremas B 4, 3 y 2 No se permiten irregularidades extremas 1 Sin restricciones C 4 y 3 No se permiten irregularidades extremas 2 No se permiten irregularidades extremas excepto en edificios de hasta 2 pisos u 8 m de altura total 1 Sin restricciones/ PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 87 Piso Típico (2do a 7mo) Murosen Estacionamiento Sistema de Transferencia Sistemas de Transferencia / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 88 … no se permiten sistemas de Transferencia … … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 89 3.9 Sistemas de Aislamiento Sismico y Sistemas de Disipacion de Energía / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 90 4.1 Consideraciones Generales para el Análisi<s 4.2 Modelos para el Análisis 4.3 Estimación del Peso (P) 4.4 Procedimientos de Análisis Sísmico 4.5 Análisis Estático o de Fuerzas Estáticas Equivalentes 4.6 Análisis Dinámico Modal Espectral 4.7 Análisis Dinámico Tiempo - Historia CAPÍTULO 4. ANALISIS ESTRUCTURAL 4.1 Consideraciones Generales Para estructuras Regulares: …el total de la fuerza sísmica actúa independientemente en dos direcciones ortogonales predominantes (x, y). Para estructuras Irregulares: …la acción sísmica ocurre en la dirección que resulte más desfavorable para el diseño. Fuerza sísmica vertical para elementos de grandes luces , elementos pre y postensados, voladizos. Se considera que actúa simultáneamente con la fuerza sísmica horizontal y en el sentido más desfavorable. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 92 4.2 Modelos Para el análisis • Representar adecuadamente la distribución espacial de masas y rigideces. • Para edificios con sistema asimilables a diafragmas rígidos, se podrá usar un modelo con masas concentradas y tres gradosde libertad por diafragma (Dos Desplazamientos y un giro). / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 93 • Para los pisos que no constituyan diafragmas rígidos, los elementos resistentes serán diseñados para las fuerzas horizontales que directamente les corresponde. … Edificios con Diafragma Flexible / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 94 4.3 Estimación del Peso P = Carga muerta + (un %) Carga viva Categoría de Uso % A y B 50 % C 25 % Almacenes 80 % … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 95 4.4 Procedimientos de Análisis Dos procedimientos : • Análisis Estático • Análisis dinámico modal espectral En ambos : • Modelo con Comportamiento lineal • Solicitaciones sísmicas reducidas / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 96 4.5 Análisis Estático / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 97 4.5.1 Generalidades Solicitaciones sísmicas = fuerzas actuando en el C.M. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 98 Fuerza Cortante de Diseño / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 99 4.5.3 Distribución de Fuerzas sísmicas en Altura y 4.5.5 Excentricidad Accidental 0.75 + 0.5 T ≤ 2 , 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑇 > 0.5 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 100 Estimación del periodo fundamental de vibración 4.5.4 Periodo fundamental de Vibración / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 101 … Mejor Estimación, método de Rayleigh con Traslación Pura / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 102 4.5.6 Fuerzas Sísmicas Verticales En elementos horizontales de grandes luces, incluyendo volados, se requerirá un análisis dinámico Fv = (2/3) Z · U · S (P) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 103 Edificio “Alfa” 10 pisos en la Costa, Suelo S1 b2/b1 = 38.8/21.4 = = 1.81 > 1.3 b2 = 38.8m b1 = 21.4m 𝑰𝒂 = 𝟎. 𝟗𝟎 Irregularidad de Geometría Vertical / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 104 … Planta 8va Planta 9na y 10ma DIRECCION PERIODO ΔMAX Δ PROM ΔMAX / ΔPRO X 1.16 1.43 0.97 1.48 Y 1.08 1.19 0.85 1.40 𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟕𝟓 1.2 < ΔMAX/ ΔCM = 1.48 < 1.5 ΔMAX/ hi > 0.5Δpermisible Irregularidad Torsional hi= 260cm 1.43/ 260 (0.0055) > 0.5*0.007 (0.0035) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 105 𝑅 = 0.90 × 0.75 × 𝑅0= 0.675 × 𝑅0 𝑅2016 = 0.675 × 𝑅0 𝑅2006 = 0.75 × "𝑅0 " 𝑉2016 𝑉2006 = 0.45 × 1.0… 0.675 × 𝑅0 0.4 × 1.0… 0.75 × 𝑅0 = 1.25 ∴ 𝑉2016 > 𝑉2006 𝑒𝑛 25% R = Ia * Ip * R0 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 106 Edificio “Beta” 8 pisos en la Costa , Suelo S2 (4.10 + 4.10)/(33.70) = 0.24 < 0.25 𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟖𝟓 𝑰𝒂 = 𝟏. 𝟎𝟎 Sin irregularidad en Altura Irregularidad por Discontinuidad del Diafragma / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 107 𝑅 = 1.00 × 0.85 × 𝑅0 = 0.85 × 𝑅0 𝑅2016 = 0.85 × 𝑅0 𝑅2006 = 0.75 × "𝑅0 " 𝑉2016 𝑉2006 = 0.45 × 1.05… 0.675 × 𝑅0 0.4 × 1.2… 0.75 × 𝑅0 = 0.87 ∴ 𝑉2016 < 𝑉2006 𝑒𝑛 13% R = Ia * Ip * R0 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 108 4.6 Análisis Dinámico Modal Espectral / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 109 4.6.1 Modos de Vibración / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 110 4.6.2 Aceleración Espectral Horizontal : Vertical : 𝑆𝑎 vertical = 2 3 𝑍𝑈𝑆𝐶 𝑅 𝑔 𝑆𝑎 = 𝑍𝑈𝑆𝐶 𝑅 𝑔 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 111 𝑅2016 = 0.675 × 6.0 = 4.1 Sa = Z × U × S × C R × g 𝑅2016 = 0.85 × 6.0 = 5.1 𝑅2006 = 0.75 × 6.0 = 4.5 𝑅2006 = 0.75 × 6.0 = 4.5/ PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 112 4.6.3 Criterios de Combinación / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 113 … Criterios de Combinación r = 0,25 ∙ i=1 m ri +0,75 ∙ i=1 m ri 2 • CQC , Complete quadratic combination r r = r jiji • Ponderado entre Suma de Absolutos y Raiz de Suma de Cuadrados / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 114 Factor de escala para diseño en el análisis dinámico 4.6.4 Fuerza Cortante Mínima / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 115 4.6.5 Excentricidad Accidental (efectos de Torsión) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 116 4.7 Análisis Dinámico tiempo-Historia / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 117 4.7.1 Registros de Aceleración • Tres registros como mínimo. Cada registro contiene la aceleración de dos direcciones ortogonales. • Los registros deben ser representativos de las condiciones del lugar de la obra / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 118 4.7.1 Registros de Aceleración • Se pueden usar registros sintéticos (artificiales) • Los registros deben escalarse individualmente para lograr que el promedio de los espectros SRS de conjunto de registros no sea menor que el espectro elástico (dado en 4.6.2) en el rango de 0.2 T a 1.5 T (T periodo fundamental de la estructura) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 119 … Registro de Aceleración Para generar registros simulados deberán considerarse los siguientes valores de C, para la zona de periodos muy cortos: TP0.2TP TL C = 2,5 ∙ TP ∙ TL T 2 T > TL C = 2,5 ∙ TP T TP < T < TL C = 2,5 T < TP / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 120 4.7.2 Modelo para el Análisis Se permite suponer propiedades lineales para aquellos elementos en los que el análisis demuestre que permanecen en el rango elástico de respuesta. Se puede suponer que la estructura está empotrada en la base, o alternativamente considerar la flexibilidad del sistema de cimentación si fuera pertinente. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 121 4.7.3 Tratamiento de Resultados Las distorsiones máximas de entrepiso no deberán exceder de 1,25 veces de los valores indicados en la Tabla Nº 11. Las deformaciones en los elementos no excederán de 2/3 de aquellas para las que perderían la capacidad portante para cargas verticales o para las que se tendría una pérdida de resistencia en exceso a 30 %. Para verificar la resistencia de los elementos se dividirán los resultados del análisis entre R = 2, empleándose las normas aplicables a cada material. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 122 5.1 Determinación de Desplazamientos Laterales 5.2 Desplazamientos Laterales Relativos Admisibles 5.3 Separación entre Edificios (s) 5.4 Redundancia 5.5 Verificación de Resistencia Última CAPÍTULO 5. REQUISITOS DE RIGIDEZ, RESISTENCIA Y DUCTILIDAD 5.1 Determinación de Desplazamientos Laterales α = 0.75 𝑅 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟𝑒𝑠 0.85 𝑅 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑖𝑟𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟𝑒𝑠 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 124 Edificio con daño moderado y sin pérdida de verticalidad Resistencia lateral ? Equilibrio mágico ... gran variabilidad de comportamiento: “¿Gran sobre-resistencia ?” , “¿Demanda menor ?” 5.2 Desplazamientos Laterales Relativos Admisibles Tabla N° 11 LÍMITES PARA LA DISTORSIÓN DEL ENTREPISO Material Predominante ( D i / hei ) Concreto Armado 0,007 Acero 0,010 Albañilería 0,005 Madera 0,010 Edificios de concreto armado con muros de ductilidad limitada 0,005 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / AlejandroMuñoz P. / 129 5.3 Separación entre edificios (S) / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 130 … Separación entre edificios Si no existe junta sísmica reglamentaria del edificio vecino existente, el edificio nuevo deberá separarse de la edificación existente el valor de s/2 que le corresponde más el valor s/2 de la estructura vecina. 𝑆 = 𝑆𝐿1 + 𝑆𝐿2 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 131 6.1 Generalidades 6.2 Responsabilidad Profesional 6.3 Fuerzas de Diseño 6.4 Fuerza Horizontal Mínima 6.5 Fuerzas Sísmicas Verticales 6.6 Elementos no Estructurales Localizados en la Base de la Estructura, por Debajo de la Base y Cercos 6.7 Otras Estructuras 6.8 Diseño Utilizando el Método de los Esfuerzos Admisibles CAPÍTULO 6. Elementos No Estructurales Hospital de Pisco, agosto de 2007. Hospital de Pisco, agosto de 2007. Los costos de los componentes no estructurales y contenidos de un hospital superan largamente el costo de la estructura. Costos de inversión en edificaciones modernas (Tokas, C. 2011) 6.1 Generalidades • Los elementos No-Estructurales aportan masa pero no rigidez ni resistencia. • Algunos elementos No Estructurales: • Cercos, tabiques, parapetos, paneles prefabricados. • Elementos arquitectónicos y decorativos (cielos rasos, enchapes, etc). • Vidrios y muro cortina. • Instalaciones (hidráulicas y sanitarias, eléctricas, gas) • Equipos mecánicos. • Mobiliario / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 137 6.3 Fuerzas de Diseño Alternativamente : Fuerza sísmica horizontal (F) Tabla N° 12 VALORES DE C1 - Elementos que al fallar puedan precipitarse fuera de la edificación y cuya falla entrañe peligro para personas u otras estructuras. 3,0 - Muros y tabiques dentro de una edificación. 2,0 - Tanques sobre la azotea, casa de máquinas, pérgolas, parapetos en la azotea. 3,0 - Equipos rígidos conectados rígidamente al piso. 1,5 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 138 6.4 Fuerza Horizontal Mínima En ningún nivel del edificio la fuerza F calculada será menor que: 0,5 · Z · U · S · Pe. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 139 6.5 Fuerzas Sísmicas Verticales • Se considerará como 2/3 de la fuerza horizontal. • Para equipos soportados por elementos de grandes luces, incluyendo volados, se requerirá un análisis Dinámico. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 140 7.1 Generalidades 7.2 Capacidad Portante 7.3 Momento de Volteo 7.4 Cimentaciones sobre suelos flexibles o de baja capacidad portante CAPÍTULO 7. Cimentaciones Capítulo 7.3 Momento de Volteo / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 142 8.1 Evaluación de estructuras después de un sismo 8.2 Reparación y reforzamiento CAPÍTULO 8. Evaluación, Reparación y Reforzamiento de Estructuras Para las edificaciones esenciales se acepta reforzamiento progresivo . / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 144 Que es el reforzamiento progresivo? Reforzamiento que se programa en varias etapas de obra, las mismas que pueden estar separadas por lapsos de tiempo importantes (años) Cada etapa de obra reduce paulatinamente la vulnerabilidad sísmica / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 145 Cuando se recomienda? Cuando no es posible suspender el funcionamiento de una edificación por un lapso de tiempo importante o cuando no hay recursos suficientes para culminar el reforzamiento completo / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 146 Ejemplo: Escuelas 780 - Pre97 / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 147 Tres Fases vacacionales: Fase 1: Fase 2 : Fase 3: / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 148 9.1 Estaciones Acelerométricas 9.2 Requisitos para su Ubicación 9.3 Mantenimiento 9.4 Disponibilidad de Datos CAPÍTULO 9. Instrumentación Cuando es obligatorio Instalar acelerómetros ? • Las edificaciones que individualmente o en forma conjunta, tengan un área techada igual o mayor que 10 000 m2, deberán contar con una estación acelerométrica, instalada a nivel del terreno natural o en la base del edificio. Dicha estación acelerométrica deberá ser provistas por el propietario, conforme a las especificaciones técnicas aprobadas por el Instituto Geofísico del Perú (IGP). • En caso, de considerar edificaciones con más de 20 pisos, se requerirá además de una estación acelerométrica en la base, otra adicional, en la azotea o en el nivel inferior al techo. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 150 Serán requisitos para el otorgamiento de licencias de construcción, bajo responsabilidad del funcionario que la suscriba, verificar: • La ubicación de la estación acelerométrica en los planos del proyecto. • Las especificaciones técnicas, sistemas de conexión y transmisión de datos aprobadas por el Instituto Geofísico del Perú. / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 151 Preguntas ? … / PUCP / Ingeniería Antisísmica / Alejandro Muñoz P. / 152
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