View
228
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
1/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
VDISEO SISMO RESISTENTE
Generalidades
Ductilidad y sismo resistenciaLa energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamientoDiseo basado en fuerzas
Diseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98
Diseo de elementos no estructurales V.10
Curso vaen la 1
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
2/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Si un ingeniero civil ha deadquirir una experiencia
provechosa en un brevelapso, expngasele losconceptos de la ingenierassmica; no importa quedespus vaya a trabajar enun lugar donde no tiemble.
N.M.NewmarkE. Rosenblueth
V.2
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
3/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CRITERIOS DE DISEO
Variables determinsticas
Incertidumbre pequea
Fallas evitablesVariables aleatorias
Grandes incertidumbres
Posibilidades de falla
V.3
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
4/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CRITERIOS DE DISEO
Cada vez que un sismo, an conintensidad moderada, sacude un centro
urbano, se ponen de manifiesto todoslos errores cometidos durante el diseoy la construccin.
V.4
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
5/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
IVDISEO SISMO RESISTENTE
Generalidades
Ductilidad y sismo resistenciaLa energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamientoDiseo basado en fuerzas
Diseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98
Diseo de elementos no estructurales V.5
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
6/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ductilidad y sismo-resistenciaDuctilidad
Es la habilidad que un material posee para deformarseplsticamente, es decir, la relacin entre la deformacinltima y la deformacin en el punto de cedenciaTenacidad
Es la cantidad de energa que un material absorbe antesde fallar.
Deformacin
rea bajo la
curva es latenacidadrea bajo el
tramo elstico esuna medida de laresistencia
Ductilidad
V.6
Tensin fy
y u
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
7/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
Absorcin y disipacin de energa
Para ilustrar la diferencia entre stos dos trminos sepresenta en la siguiente figura la respuesta de dos materialescon comportamiento de deformacin similar, pero conrecuperaciones diferentes bajo descarga.
Tens
in
fy
y uDeformacin
MaterialII
MaterialI
V.7
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
8/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo elstico vs. Respuesta inelstica
No es econmicamente viable disear una estructura conbase en fuerzas calculadas con un espectro de respuestaelstico. Si el edificio puede deformarse plsticamente,puede utilizarse fuerzas menores a las elsticas para el
diseo.Mientras mayor sea la incertidumbre en la magnitud del
sismo esperado, en las propiedades de los materiales y delsuelo, mayor deber ser la energa disipada.
Aunque es conveniente que una estructura sufradeformaciones plsticas durante eventos ssmicos severosde baja recurrencia, stas deben controlarse para evitar el
colapso o cualquier efecto que ponga en peligro la vida.
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
V.8
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
9/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Factores de ductilidadEl factor de ductilidad se define como la relacin entre la
deformacin ltima y la deformacin en el punto defluencia. Sin embargo, su caracterizacin no es tan sencillacomo en un ensayo simple de traccin directa.
En una estructura, las deformaciones pueden serdesplazamientos de un elemento, desplazamientos relativosentre pisos, rotaciones, curvaturas, etc. Los valoresnumricos de la ductilidad expresada con base en diferentes
tipo de deformacin no son los mismos, por lo que essumamente importante especificar qu tipo de ductilidad seest trabajando en cada caso.
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
V.9
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
10/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Especificacin de los factores de ductilidad
Si el comportamiento de un material es perfectamenteelasto-plstico, la ductilidad no slo define la deformacinmxima, sino que define tambin la energa disipada. Sinembargo, en la realidad los materiales no tienen
comportamiento ideal.
RealIdeal
F
La estructura real notiene un punto defluencia definido.
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
V.10
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
11/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Existen muchas propuestas para la definicin del puntode fluencia. Entre otros, pueden citarse: deformacin correspondiente a la formacin de la primerartula plstica
deformacin al momento del colapso incipiente (estructuraperfectamente elstica) punto de fluencia de una estructura elasto-plstica que
absorbe la misma energa que la real.
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
V.11
Cuando hay deformaciones cclicas el problema se complica
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
12/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Los factores de ductilidad se dividen en trminos de ductilidadglobaly ductilidad local.
Ductilidad Global
Se basa generalmente en la medida del desplazamiento lateral de laestructura
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
F
Elstica
Elasto-plsticam sum &&
V.12
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
13/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ductilidad Local
Existen diversos mtodos analticos para determinar laductilidad demandada de una estructura. Idealmente, elingeniero debera poder detallar su estructura proveyndolacon la ductilidad requerida. Sin embargo, las
incertidumbres generadas por los modelos matemticossimplificados hacen que siempre deba proveerse con mayorductilidad que la demandada.
El suministro de ductilidad global lateral en un edificio
puede lograrse localizando secciones determinadas, enalgunos elementos, que desarrollen grandes deformacionesinelsticas
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
V.13
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
14/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
La ductilidad local requerida de los elementos puede
exceder significativamente la ductilidad global.Los puntos crticos se escogen garantizando que lafluencia en ellos no ocasione el colapso de la estructura
Ductilidad y sismo-resistencia(Continuacin...)
V.14
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
15/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
IVDISEO SISMO RESISTENTE
Generalidades
Ductilidad y sismo resistenciaLa energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamiento
Diseo basado en fuerzasDiseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98
Diseo de elementos no estructurales V.15
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
16/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Tradicionalmente, el factor de ductilidad asociado al
desplazamiento se ha utilizado como criterio para establecerel espectro de respuesta inelstica para el diseo sismoresistente de edificios. De all, la resistencia mnimarequerida (capacidad de resistir fuerzas laterales) en un
edificio se estima con base en ese espectro.
Desde 1956, Housner propuso un procedimientoalternativo basado en el uso de la energa. Se utiliz unpoco en la dcada de los aos 60, pero slo a partir de 1985ha llamado de nuevo la atencin de los investigadores.
La energa y la sismo-resistencia
V.16
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
17/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
La energa y la sismo-resistencia(Continuacin...)
Demanda
El mtodo se basa en la premisa de que es posiblepredecir la demanda de energa durante un sismo, as comoes posible establecer la provisin de energa de unelemento, o de un sistema estructural.
La energa de entrada de un sistema puede expresarsecomo:
suelodelentodesplazami:u
pisosimo-nalasociadamasa:
demandadaenerga:
:donde
S
1
i
L
s
n
i
TiiL
m
E
duumE
=
=
&& Energa demandada
V.17
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
18/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
La energa y la sismo-resistencia(Continuacin...)Provisin
La provisin puede considerarse compuesta por la energa elstica
almacenada, EE, ms la energa disipada, ED.EE est compuesta, a su vez, por EK, energa cintica, y E, energa
de deformacin elstica.
Por su parte, la energa disipada consta tambin de dos partes, la
energa de amortiguamiento, EA, y la energa histertica, EH.
2
2
TK
umE
&=
= kuduE
= duucEA &
= dufE rH V.18
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
19/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
La energa y la sismo-resistencia(Continuacin...)
Si no es posible balancear la demanda mediante EE y ED,es necesario aumentar la provisin.
Para ello, puede incrementarse la energa disipadamediante el aumento de EA, el aumento de EH, o el aumento
simultneo de ambos. Lo ms comn es aumentar EHmediante la entrada al intervalo plstico (comportamientoinelstico), pero esto representa usualmente un alto nivel dedaos.
Existen dos alternativas:disminuir la demanda, o
aumentar el amortiguamiento
V.19
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
20/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
IVDISEO SISMO RESISTENTE
Generalidades
Ductilidad y sismo resistenciaLa energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamiento
Diseo basado en fuerzasDiseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98
Diseo de elementos no estructurales V.20
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
21/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Disminucin de la demanda de energaControl Pasivo
Recientemente, se ha reconocido laposibilidad de disminuir la demandamediante la incorporacin de mecanismos deabsorcin de energa. A esto se le llamacontrol pasivo. El aislamiento basal y el
amortiguador de masa sintonizada,AMS*, ylos amortiguadores mecnicos, son ejemplosde control pasivo.
* En la literatura en ingls se les llama Tuned Mass Damper, TMD V.21
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
22/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Disminucin de la demanda de energaEl AMS consiste en un bloque rgido, con
aproximadamente el 1 % de la masa total dela estructura, que se coloca en la partesuperior de la edificacin, conectado a travsde resortes y amortiguadores y con dosgrados de libertad en direcciones
ortogonales, en el plano horizontal. Estetipo de accin pasiva funciona bien paraviento.
V.22
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
23/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
PlomoCubierta de caucho
Pletinas de acero
Pletinas de refuerzo(acero)
Capas internas
de caucho
Disminucin de la demanda de energa
El aislamiento basal tiene como objeto el desacople parcial
entre estructura y movimiento del suelo mediante un mecanismo
que sea capaz de disipar parte de la energa ssmica,
disminuyendo as el desplazamiento relativo entre los diferentes
elementos estructurales.
Aislamiento basal
V.23
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
24/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Disminucin de la demanda de energaAislamiento basal
Su utilizacin
en edificios es anrestringida debido
a los costos y a las
incertidumbres
existentes con
relacin a su
comportamiento.
En puentes, sin
embargo, se
utilizan confrecuencia algunos
mtodos de
aislamiento basalSeccin de aislador
para edificios
V.24
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
25/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Disminucin de la demanda de energaMecanismo de aislamiento basal bajo carga
Aunque el comportamiento a gran escala no se ha ensayado, los
aisladores se han mejorado notablemente con ensayos de
laboratorio
V.25
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
26/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Disminucin de la demanda de energaControl ActivoEl control activo reduce las vibraciones en una estructura
incorporndole mecanismos actuadores alimentados por unafuente de energa exterior, capaces de ejercerfuerzas decontrol. Estos aparatos, controlados por computador,tienen la ventaja de adaptarse a las caractersticas de la
excitacin.
CONTROLADOR SISTEMACONSIGNA CONTROL SALIDA
PERTURBACIN
V.26
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
27/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
IVDISEO SISMO RESISTENTE
GeneralidadesDuctilidad y sismo resistencia
La energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamiento
Diseo basado en fuerzasDiseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98
Diseo de elementos no estructurales V.27
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
28/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Aumento del amortiguamiento
La segunda alternativa es la de aumentar EA
. Paralograrlo se aumenta el amortiguamiento interno de laestructura del intervalo normal (2 % a 5 %) a intervalosentre el 15 % y el 25 %. Esto reduce la magnitud de las
aceleraciones espectrales e incrementa la energa disipada.
Se obtienen niveles similares de fuerzas en sistemasestructurales con grandes ductilidades y amortiguamiento del
orden del 5 % que en diseos elsticos con amortiguamientosdel 15 % al 25 %.
V.28
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
29/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Aumento del amortiguamientoAmotiguadores mecnicos
Amortiguador
viscoso
Amortiguador visco-
elstico
Sello
retenedorSello Silicona fluida
compresible
Recinto
acumulador
Barra delpistn
Cabeza del pistncon orificios
Material visco-
elstico
V.29
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
30/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Disminucin de la demanda de energaAmotiguadores mecnicos
Amortiguador
histertico
Amortiguador de
friccin
Pletinas de acero
Tornillos y
tuercas
V.30
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
31/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CUALIDADES
No se depende de la
ductilidad del sistemaSe simplifican las conexiones
viga-columna
No hay degradacin de las
conexiones por ciclos
histerticos en el intervaloinelstico
Elementos con secciones de
menores dimensiones
Autntica segunda lnea de
defensa contra temblores de
baja recurrencia
LIMITACIONES
Anlisis estructural complejo
Se requiere conocimientodetallado de las caractersticas
del sismo esperado
Difcil modelacin con
programas modernos
El mtodo no est avaladopor ningn cdigo
Aumento del amortiguamiento
V.31
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
32/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
IVDISEO SISMO RESISTENTE
GeneralidadesDuctilidad y sismo resistencia
La energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamiento
Diseo basado en fuerzasDiseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98
Diseo de elementos no estructurales V.32
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
33/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
La gran mayora de los cdigos en todo el mundo prescriben eldiseo sismo resistente con base en la especificacin de las fuerzas
resistentes necesarias en la estructura para balancear las fuerzasinerciales a que se ve sometida, calculadas de acuerdo con unespectro elstico de seudo aceleraciones.
La capacidad de disipacin de energa para el material y el sistemaestructural, se define por medio de un coeficiente Rque depende noslo del material estructural, sino tambin de su disposicin odespiece
As, la fuerza ssmica de diseo se obtiene por medio de:
La fuerza elstica mxima solicitada es, a su vez: RFF ey =
),T(SmasaF ae =
Diseo basado en fuerzas
V.33
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
34/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 1 2 3 4 5 Perodo T, (s)
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Aceleracin
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2
= 1 = 1 = 1 = 1
= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Desplazamiento
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
= 1 = 1 = 1 = 1
Velocidad
Sensitivo a
R , R , o Ra
elstico
v d
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 1 2 3 4 5
Perodo T, (s)
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Aceleracin
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2
= 1 = 1 = 1 = 1
= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Desplazamiento
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
= 1 = 1 = 1 = 1
Velocidad
Sensitivo a
R , R , o Ra
elstico
v d
Sistemas con
rigidez
degradanteNewmark y
Riddell
De dnde sali R?
Diseo basado en fuerzas
V.34
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
35/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Coeficientes de reduccin de resistenciaCoeficientes de reduccin de resistencia
0
1
2
3
4
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
Perodo T (s)
Ra
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2
= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
= 1 = 1 = 1 = 1
elstico
0
1
2
3
4
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
Perodo T (s)
Ra
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2
= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
= 1 = 1 = 1 = 1
elstico
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 1 2 3 4 5
Perodo T, (s)
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Aceleracin
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2
= 1 = 1 = 1 = 1
= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Desplazamiento
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
= 1 = 1 = 1 = 1
Velocidad
Sensitivo a
R , R , o Ra
elstico
v d
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 1 2 3 4 5
Perodo T, (s)
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Aceleracin
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2
= 1 = 1 = 1 = 1
= 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
Desplazamiento
Sensitivo a
= 10 = 10 = 10 = 10
= 5 = 5 = 5 = 5
= 3 = 3 = 3 = 3
= 2 = 2 = 2 = 2 = 1.5 = 1.5 = 1.5 = 1.5
= 1 = 1 = 1 = 1
Velocidad
Sensitivo a
R , R , o Ra
elstico
v d
Diseo basado en fuerzas
V.35
De dnde sali R?
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
36/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Para la zona sensitiva a las aceleraciones
En la medida que el perodo tiende a cero, lasdemandas de ductilidad tienden a uno.
Esto quiere decir que en los sistemas inelsticos conperodos cortos, no es posible ejercer la ductilidad ylas reducciones que se realicen a la resistencia,
pondran en peligro la estabilidad del sistema, puesno habra una demanda de ductilidad compatiblecon la reduccin de resistencia.
Validez de R
Diseo basado en fuerzas
V.36
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
37/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Espectro para diseo por fuerza
Hay dos opciones para la especificacin del espectro de diseo,
en conjuncin con el coeficiente de reduccin de resistencia, RSa
T
R
T
R
Sa
T
R
T
R
1
Ate
Diseo basado en fuerzas
V.37
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
38/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Espectro para diseo por fuerza
Diseo basado en fuerzas
NSR-98
V.38
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
39/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Paso 1: Predimensionamiento ycoordinacin con otrosprofesionales
Paso 2: Evaluacin de las solicitacionesdefinitivas
Diseo basado en fuerzas
La Ley 400 de 1997 trae una gua con los
pasos necesarios para realizar un diseosismo resistente.
Estos pasos se enumeran a
continuacin:
V.39
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
40/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Paso 3Localizacin en los mapas de amenaza ssmica
BAJA
INTERMEDIA
BAJA
ALTA
INTERMEDIAALTA
ALTA INTE
RM
ED
AI
65
6
12
3
479
1
3
9
7
6
6
5
5
5
78
2
4
3
4
7
8
Zona de Amenaza Ssmica Valor de Aa
Diseo basado en fuerzas
V.40
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
41/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Paso 4 - Obtencin movimientos ssmicos de diseo
ROCA
SUPERFICIE
SCOEFICIENTEDE SITIO
ICOEFICIENTE
DE IMPORTANCIA
PERFILDE
SUELO
GRUPOS DE USO
I II III IV
De acuerdo con la importancia para larecuperacin con posterioridad al sismo
ACOEFICIENTE
DE ACELERACION a
DE LOS MAPAS
DE ZONIFICACIONSISMICA (Paso 1)
EXPRESADOS COMO:
MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEO
(a) un espectro de diseo
TPerodo de vibracin en segundos
S a
(b) una familia de acelerogramas
A t
t (s)
(c) resultados de un estudio demicrozonificacin
Diseo basado en fuerzas
V.41
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
42/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Paso 5: Caractersticas de la estructuracin
y el material estructural Clasificar en uno de los sistemas estructurales
permitidos
Caractersticas de disipacin de energa en elintervalo inelstico del material
Diseo basado en fuerzas
V.42
Paso 5: Caractersticas de la estructuracin y el material
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
43/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
SISTEMAS ESTRU CTURALES DE R ESISTENCIA SISM ICASISTEMA C A R G A S
VERTICALESFUERZAS
HORIZONTALESMU R O S D E
C A R G A
COMBINADO
PORTICO
D U A L
Paso 5: Caractersticas de la estructuracin y el materialestructural (Continuacin)...
V.43
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
44/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
45/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
MAMPOSTERIAESTRUCTURALHORMIGNREFORZADO
Diseo basado en fuerzasPaso 5: Caractersticas de la estructuracin y el materialestructural (Continuacin)...
MADERA
METALES
V.45
BAHAREQUEENCEMENTADO
i b d f
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
46/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CAPACIDAD DE
DISIPACION DE ENERGIA
Mnima (DMI) Moderada (DMO)
Especial (DES)
Diseo basado en fuerzasPaso 5: Caractersticas de la estructuracin y el materialestructural (Continuacin)...
V.46
Di b d f
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
47/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Capacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervalo
inelsticoinelsticoinelsticoinelstico
Capacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloCapacidad de disipacin de energa en el intervaloinelsticoinelsticoinelsticoinelstico
Deflexin
Fuerza
Deflexin
Fuerza Deflexin
Fuerza
Deflexin
Fuerza
Deflexin
Fuerza
CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA
CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA
CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA
DESDESDESDES
DMODMODMODMO
DMIDMIDMIDMI
Deflexin
Fuerza
Deflexin
Fuerza
Deflexin
Fuerza
CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA
CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA
CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA
DESDESDESDES
DMODMODMODMO
DMIDMIDMIDMI
Diseo basado en fuerzasPaso 5: Caractersticas de la estructuracin y el materialestructural (Continuacin)...
V.47
Di b d f
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
48/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Uso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructuralesUso de los materiales estructurales
C A P A C ID A D D E Z O N A D E A M E N A Z A S IS M IC AD IS IP A C IO N E N ER G IA B A JA IN TE R M E D IA A LT A
MIN IMA - D M I n o n oM O D E R A D A - D M O n o
E S P E C IA L - D E S
C A P A C ID A D D E Z O N A D E A M E N A Z A S IS M IC AD IS IP A C IO N E N ER G IA B A JA IN TE R M E D IA A LT A
MIN IMA - D M I n o n oM O D E R A D A - D M O n o
E S P E C IA L - D E S
Diseo basado en fuerzasPaso 5: Caractersticas de la estructuracin y el materialestructural (Continuacin)...
V.48
Diseo basado en fuerzas
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
49/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
IRREGULARIDAD EN ALZADO
Torsional Salientesexcesivos
Diafragmadiscontinuo
Desplazamientoplano del prtico
Ejes noparalelos
Piso Variacin enla masa
Retrocesosexcesivos
Desplazamientoelementos
Pisodebilflexible
PROCEDIMIENTO DE ANLISIS
MTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE
MTODO DEL ANLISIS DINMICO ELSTICO
MTODO DEL ANLISIS DINMICO INELSTICO
DEFINICION DEL
p
a
GRADO DEIRREGULARIDAD
IRREGULARIDAD EN PLANTA
EN PLANTA
GRADO DEIRREGULARIDAD
EN ALZADO
Paso 6: Grado de irregularidad y definicin del procedimiento
de anlisis
Diseo basado en fuerzas
V.49
Di b d f
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
50/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
DISTRIBUCION DE LAS FUERZAS
CORTANTE SISMICO EN LA BASE
TPERIODO DEVIBRACIONMASA
CARACTERISTICAS VIBRATORIAS DE LA ESTRUCTURA
RIGIDEZ
SACELERACIONESPECTRAL
T
Sa
MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEO
a
MMASA DE LAEDIFICACION
PESO ACABADOS
PESO PROPIO ESTRUCTURA
PESO EQUIPOS PERMANENTES
MASA EDIFICACION
SISMICAS EN LA ALTURA
V = S g Mas
Vs
Fi
DISTRIBUCION DE LAS FUERZAS
CORTANTE SISMICO EN LA BASE
TPERIODO DEVIBRACIONMASA
CARACTERISTICAS VIBRATORIAS DE LA ESTRUCTURA
RIGIDEZ
SACELERACIONESPECTRAL
T
Sa
MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEO
a
MMASA DE LAEDIFICACIONPESO ACABADOS
PESO PROPIO ESTRUCTURA
PESO EQUIPOS PERMANENTES
MASA EDIFICACION
SISMICAS EN LA ALTURA
V = S g Mas
Vs
Fi
Diseo basado en fuerzasPaso 7 - Obtencin de las fuerzas ssmicas de diseo
V.50
Di b d f
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
51/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA
FUERZAS INTERNAS DE LA ESTRUCTURA
ANALISIS DE LA ESTRUCTURA PARA
LAS FUERZAS SISMICAS DE DISEO
EMPLEANDO EL PROCEDIMIENTO DE
ANALISIS DEL PASO 3
F ix
Fiy
torsin accidental
fuerzas axiales
momentos flectores
fuerzas cortantes
torsin
yi
xipiso i
DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA
FUERZAS INTERNAS DE LA ESTRUCTURA
ANALISIS DE LA ESTRUCTURA PARA
LAS FUERZAS SISMICAS DE DISEOEMPLEANDO EL PROCEDIMIENTO DE
ANALISIS DEL PASO 3
F ix
Fiy
torsin accidental
fuerzas axialesmomentos flectores
fuerzas cortantes
torsin
yi
xipiso i
Diseo basado en fuerzasPaso 8: Anlisis Paso 9: Desplazamientos
V.51
Di b d f
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
52/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
i h pi0.01
pi1% de la altura del piso (h )
Mxima deriva admisibleDefinicin de la deriva
Si la deriva es mayor que la mxima derivaadmisible debe rigidizarse la estructura
5
4
3
2
1
h
h
h
h
h
p5
p4
p3
p2
p1
F
F
F
F
F
5
4
3
2
1
La deriva debe incluir
los efectos torsionales
de toda la estructura
y el efecto P-Delta
= = = = i i i-1
5
para mampostera estructuraleste lmite es 0.5% de h pi
i h pi0.01
pi1% de la altura del piso (h )
Mxima deriva admisibleDefinicin de la deriva
Si la deriva es mayor que la mxima derivaadmisible debe rigidizarse la estructura
5
4
3
2
1
h
h
h
h
h
p5
p4
p3
p2
p1
F
F
F
F
F
5
4
3
2
1
La deriva debe incluir
los efectos torsionales
de toda la estructura
y el efecto P-Delta
= = = = i i i-1
5
para mampostera estructuraleste lmite es 0.5% de h pi
Diseo basado en fuerzasPaso 10: Verificacin de las derivas
V.52
Diseo basado en fuerzas
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
53/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Lmites de la DerivaEstructuras de hormign o de acero
1.0 % hpiso
Estructuras de Mampostera
0.5 % hpiso
Diseo basado en fuerzasPaso 10: Verificacin de las derivas (Continuacin...)
V.53
Diseo basado en fuerzas
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
54/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
R =
COMBINADO
MUROS DE CARGA
PORTICO
SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA
DUAL
COEFICIENTEDE CAPACIDADDE DISIPACION
DE ENERGIA
EN ALZADO
EN PLANTAGRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA
MODERADA (DMO)
MINIMA (DMI)
ESPECIAL (DES)
GRADO DE CAPACIDAD DE DISIPACIONR0
DE ENERGIA DEL MATERIAL ESTRUCTURAL
p
p
a
R0 a
p a
R =
COMBINADO
MUROS DE CARGA
PORTICO
SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA
DUAL
COEFICIENTEDE CAPACIDADDE DISIPACION
DE ENERGIA
EN ALZADO
EN PLANTA
GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA
MODERADA (DMO)
MINIMA (DMI)
ESPECIAL (DES)
GRADO DE CAPACIDAD DE DISIPACIONR0
DE ENERGIA DEL MATERIAL ESTRUCTURAL
p
p
a
R0 a
p a
Paso 11: Obtencin de R(Continuacin)
Diseo basado en fuerzas
V.54
Diseo basado en fuerzas
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
55/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
El anlisis estructural para las fuerzas ssmicas
de diseo se realiza sin dividir por R
Las derivas se verifican para los
desplazamientos horizontales obtenidos sindividir por R
Slo se divide por R en el momento de disearel elemento
Paso 11: Obtencin de R(Continuacin...)
Diseo basado en fuerzas
V.55
Diseo basado en fuerzas
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
56/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
R
FUERZAS SISMICAS INTERNASOBTENIDAS DEL ANALISIS
FUERZAS INTERNASINELASTICAS DE DISEO
FUERZAS INTERNAS
DEBIDAS A CARGASMUERTAS, VIVAS, Y OTRAS
==== ( )Coeficientede carga
==== ( )Coeficientesde carga
fuerzas mayoradas
+
debidas al sismo
fuerzas mayoradasdebidas a:
carga muertacarga vivaotras solicitaciones
=fuerzas mayoradas
de diseo
COMBINADASSEGUN ELTITULO B
DEL
REGLAMENTO
DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALESUTILIZANDO LOS REQUISITOS DEL MATERIALESTRUCTURAL PARA EL GRADO DE CAPACIDAD
DE DISIPACION DE ENERGIA EN EL RANGOINELASTICO APROPIADO: DES, DMO, o DMI
R
FUERZAS SISMICAS INTERNASOBTENIDAS DEL ANALISIS
FUERZAS INTERNASINELASTICAS DE DISEO
FUERZAS INTERNASDEBIDAS A CARGAS
MUERTAS, VIVAS, Y OTRAS
==== ( )Coeficiente
de carga
==== ( )Coeficientesde carga
fuerzas mayoradas
+
debidas al sismo
fuerzas mayoradasdebidas a:
carga muertacarga vivaotras solicitaciones
=fuerzas mayoradas
de diseo
COMBINADASSEGUN ELTITULO B
DEL
REGLAMENTO
DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALESUTILIZANDO LOS REQUISITOS DEL MATERIALESTRUCTURAL PARA EL GRADO DE CAPACIDAD
DE DISIPACION DE ENERGIA EN EL RANGOINELASTICO APROPIADO: DES, DMO, o DMI
DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEACUERDO CON LOS REQUISITOS DEL MATERIALESTRUCTURAL PARA EL GRADO DE CAPACIDAD DE
DISIPACIN DE ENERGA EN EL INTERVALOINELSTICO APROPIADO: DES, DMO DMI
Paso 12 - Obtencin fuerzas de diseo
Diseo basado en fuerzas
V.56
Diseo basado en fuerzas
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
57/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo cimentacin
F5
F4
F3
F2
F1
F5
F4
F3
F2
F1
estructura
cimentacin
suelo
Diseo basado en fuerzas
V.57
IV
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
58/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
IVDISEO SISMO RESISTENTE
GeneralidadesDuctilidad y sismo resistencia
La energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamiento
Diseo basado en fuerzasDiseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98Diseo de elementos no estructurales
V.58
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
59/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo por desplazamientoEn la zona del espectro sensible a los desplazamientos, o seala zona de perodos largos, los desplazamientos totales que se
obtienen en la respuesta inelstica, son aproximadamenteiguales a los que tendra un sistema elstico con la mismarigidez y sometido al mismo acelerograma. Esta caractersticase denomina como elprincipio de las deformaciones iguales.
Desplazamiento
Fuerza
F y
u y uinue
elstico
inelstico
F e
yein uRuu =
V.59
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
60/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo por desplazamiento
Este aspecto tiene implicaciones muy importantes endiseo ssmico, dado que una de las verificaciones que
deben realizarse consiste en comprobar que las
deformaciones de la estructura no sean excesivas, y dado
que la estructura en general se sale del intervalo elstico
de respuesta ante la ocurrencia de los movimientos
ssmicos de diseo, estas deformaciones se deben estimar
en el intervalo inelstico de la manera ms precisaposible.
V.60
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
61/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Por otro lado, si el dao a elementos estructurales y no
estructurales, est asociado con las deformaciones
inelsticas que se tengan, la rigidez inicial del sistema y su
degradacin son parmetros muy importantes en el buen
comportamiento de la estructura.El problema de estimar las deformaciones en el
intervalo inelstico se vuelve especialmente complejo
cuando se tiene degradacin de la rigidez, pues el perodo
de vibracin del sistema cambia durante la respuesta de la
estructura a la excitacin ssmica.
Diseo por desplazamiento
V.61
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
62/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo por desplazamientoEn los trabajos de Shimazaki y Sozen, se encontr que
cuando el perodo de la estructura era mayor que un valorcaracterstico TCdel acelerograma, la energa que entraba al
sistema era constante o disminua, independientemente de la
resistencia del sistema,Fy.
Adems se encontr, que cuando el perodo del sistema era
mayor que el perodo caracterstico, T > TC,
independientemente de la resistencia del sistema Fy; el
desplazamiento mximo inelstico um, tendera a ser igual aldel espectro elstico de desplazamientos, confirmando el
principio de desplazamientos iguales.
V.62
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
63/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Perodo caracterstico de temblor, Tg
El perodo caracterstico del temblor se define como elmenor perodo al cual el espectro de energa, para
= 10 %, deja de aumentar. Este perodo coincide con el
punto donde las aceleraciones aproximadamente
constantes del espectro de aceleraciones termina.
En la respuesta inelstica el desplazamiento alarga el
perodo, y si el aumento de perodo aumenta la energa
que entra al sistema, entonces el sistema debedesplazarse ms para poder disipar este aumento de
energa.
Diseo por desplazamiento
V.63
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
64/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Perodo caracterstico
0.001
0.010
0.100
1.000
0.01 0.1 1 10
Perodo, T (s)
Energa
2E/m(m/s)
El Centro
Miyagi
Santa Barbara
Pacoima Dam
p p
V.64
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
65/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Perodo caracterstico
0.001
0.010
0.100
1.000
0.01 0.1 1 10
Perodo T, (s)
Energa
(m/s)
Castaic
Corralitos NS Mxico EW
Via del Mar
V.65
2E/m
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
66/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo por desplazamientoShimazaki y Sozen explican cualitativamente este
fenmeno indicando que la energa que entra al
sistema se mantiene constante cuando el sistema
tiene un perodo de vibracin inicial mayor que TC,
pues la degradacin de la rigidez alarga este
perodo y entonces no se presenta un aumento en
la energa que entra al sistema y no la hay
suficiente para producir un aumento de ladeformacin inelstica.
V.66
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
67/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Por otro lado, si el sistema tiene un perodo de
vibracin T < TC, un aumento en el perodo del
sistema causado por la degradacin de rigidez,
conduce a un aumento de la energa que entra al
sistema y entonces se presenta una deformacin
inelstica mxima mayor que la mxima elstica.
Diseo por desplazamiento
V.67
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
68/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
se o po desp a a e o
Otro aspecto muy importante encontrado en estos
estudios consisti en identificar que bajo ciertas
condiciones del perodo de la estructura y su resistenciaen la base, para perodos iniciales del sistema T < TC,
tambin las deformaciones inelsticas se mantenan
iguales o menores que las elsticas. La condicin anterior
fue formulada por Shimazaki y Sozen de la siguiente
manera para sistemas estructurales cuya respuesta
histertica es similar a la de elementos de hormign
reforzado:
es vlida si:
RD 1 0.
RR RT++++ 1 0.V.68
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
69/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo por desplazamientoses vlida si:
donde:
(Relacin de desplazamientos)
(Relacin de resistencias)
(Relacin de perodos)
RR RT++++ 1 0.
RD 1 0.
e
in
u
uRD =
e
y
F
FRR =
C
ef
T
TRT =
V.69
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
70/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo por desplazamientosAhora bien, el periodo efectivo, Tef, es el periodo resultante despus de ladegradacin de la rigidez, que para el final del intervalo inelstico podraalcanzar el 50 % de la original. De tal manera, el periodo efectivo puedeestimarse as:
m
kT
ef
ef5.0
22
==
V.70
2
5.0
12
5.0
1==
m
kTef
2
2
1
1
5.0
1TTTTef ===
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
71/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Diseo por desplazamientoEntonces, si la siguiente relacin se cumple, losdesplazamientos inelsticos son iguales, o menores, que loselsticos.
T = perodo original de la estructura
TC= perodo caracterstico del sismoVy = corte basal resistente de la estructura
Ve = corte basal solicitado elsticamente
1.0V
V
T
2T
e
y
C +
V.71
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
72/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
1. Definir el sismo de diseo en trminos de una
aceleracin mxima del terreno, Ate, y un perodocaracterstico, TC.
2. Definir la deriva aceptable para la edificacin, enfuncin de su contenido y uso, poniendo especial
atencin a las derivas admisible para los elementos no
estructurales.
3. Dimensionar la estructura para las cargas verticales
que la afectan, utilizando secciones para los elementosestructurales dentro de los limites tradicionales en el
lugar.
p pProcedimiento
V.72
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
73/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
4. Calcular dinmicamente el perodo fundamental, T, de laedificacin, empleando inercias no fisuradas, y luego
convertirlo en perodo efectivo Tef, por medio de
5. Calcular la deriva promedio de edificio m, que puedeestimarse como el desplazamiento total medido en la
cubierta, dividido por la altura de la cubierta con respecto
al nivel del suelo:
2TTef =
p pProcedimiento
V.73
cub
cubm
h
=
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
74/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ahora bien, la respuesta de la estructura, a la altura de lacubierta, puede estimarse con base en la respuesta de unSUGDL equivalente. As, la respuesta espectral de unSUGDL ser:
2
SUGDL
SUGDL
A=
p pProcedimiento
V.74
A su vez,
gAFA aaSUGDL =
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
75/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
p pProcedimiento
V.75
Por lo tanto:
222 42
TgAF
T
gAFgAF aaaaaaSUGDL
=
==
La respuesta de la estructura ser proporcional a la delSUGDL, as que:
SUGDLCub =
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
76/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Procedimiento
V.76
Pero la respuesta buscada es la de la rigidez degradada:
Y la deriva promedioser:
22 4
2
4
=
=TgAFTgAF
aaefaaCub
222
TgAF aaCub
=
Cub
aam
h
TgAF 1
22 2
=
En general, la deriva mxima puede estimarse como:
mmx = 5.1
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
77/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
6. Verificar simx
cumple la deriva aceptable propuesta en el
paso 2.
7. Calcular las reas de refuerzo de los elementos con base enlas cargas verticales y las fuerzas de viento, de acuerdo con el
Cdigo aplicable, y cumpliendo sus mnimos.
Procedimiento
V.77
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
78/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
8. Calcular el corte basal resistente de la estructura utilizandoanlisis lmite y verificando que cumple la expresin:
9. Despiezar la estructura de tal manera que se eviten fallasfrgiles a los niveles de deriva prescritos (cortante,
adherencia, aplastamiento por falta de confinamiento, etc.).
La estructura disipa energa en flexin, por lo tanto laresistencia a cortante debe ser mayor que el cortante que se
desarrolla al presentarse las articulaciones plsticas en los
extremos de los elementos.
61
=
C
efy
T
TC
Procedimiento
V.78
Diseo por desplazamiento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
79/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
El procedimiento de diseo consiste en validar los
desplazamientos que se obtienen, sin que lo primordial seala resistencia de la estructura.
En un extremo el procedimiento indica, que una estructuraadecuadamente detallada por efectos de confinamiento y
de resistencia al corte por plastificacin, puede disearse
solo para carga vertical, siempre y cuando sus
desplazamientos estn dentro de niveles tolerables dedeformacin y se cumpla un corte basal resistente mnimo.
Procedimiento
V.79
V
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
80/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
VDISEO SISMO RESISTENTE
GeneralidadesDuctilidad y sismo resistencia
La energa y la sismo resistenciaDisminucin de la demanda
Aumento del amortiguamiento
Diseo basado en fuerzasDiseo basado en desplazamientosNormatividad Colombiana NSR-98Diseo de elementos no estructurales
V.80
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
81/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ley 400 de 1997Ley 400 de 1997Ley 400 de 1997Ley 400 de 1997Decretos 33 y 34 de 1998Decretos 33 y 34 de 1998Decretos 33 y 34 de 1998Decretos 33 y 34 de 1998
Decreto 2809 de 2000Decreto 2809 de 2000Decreto 2809 de 2000Decreto 2809 de 2000
Decreto 52 de 2002Decreto 52 de 2002Decreto 52 de 2002Decreto 52 de 2002
V.81
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
82/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Resea histrica
V.82
Hasta los 30s:
Normas europeas y estadounidenses(Requisitos delJoint Committee onReinforced Concrete, Antecesor del ACI 318).
Despus de los 30s: Currculo acadmico basado en textos
estadounidenses, es decir, en el ACI 318.
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
83/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede MedellnV.83
Resea histrica1974 - Traduccin del SEAOC.
1977 - Traduccin autorizada del ACI 318-77.
Comit para cdigo de edificaciones de
hormign (ICONTEC).1979 - Traduccin del ATC 3-06.
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
84/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede MedellnV.84
Resea histrica1983
ICONTEC publica la norma NTC 2000(Basada en el ACI 318-77).
Un fuerte temblor afecta Popayn.
La presidencia ordena la elaboracin de uncdigo obligatorio para construccin.
Norma AIS 100-83
(Basada en AIS 100-81).
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
85/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede MedellnV.85
Resea histrica1984 7 de junio: Promulgacin del
Decreto Ley 1400 que adopta el CdigoColombiano de Construcciones SismoResistentes, basado en:
Norma AIS 100-83 (AIS) NTC 2000 (ICONTEC)
Cdigo de construcciones metlicas
(FEDESTRUCTURAS)
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
86/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede MedellnV.86
Resea histrica1993 1997 - AIS 100-97 (AIS)
1997 Proyecto de Ley de los Ministerios del Interior,
Desarrollo (Viceministerio de vivienda), Minas
(Ingeominas) y Transporte. 19 de agosto: Ley 400
Crea la Comisin Permanente para el Rgimen
de Construcciones Sismo Resistentes
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
87/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede MedellnV.87
Resea histrica1998 a 2002
Decreto 33 del 9 de enero de 1998. Reglamento de la Ley 400 de 1997: Promulgacin delas NSR-98.
Decreto 34 del 8 de enero de 1999. Decreto 2809 del 29 de diciembre de 2000.
Decreto 52 del 18 de enero de 2002.
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
88/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede MedellnV.88
Resea histricaNSR-98 VS CCCSR-84
Modificaciones al reglamento: Decretos reglamentarios.
Cinco nuevos ttulos: G: Estructuras de madera. H: Estudios geotcnicos. I: Supervisin tcnica. J: Proteccin contra el fuego.
K: Aspectos complementarios. Reduccin del lmite de la deriva: 1%
Sistema internacional de unidades.
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
89/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Por qu actualizar ?
V.89
Actualizacin de las normas base (ACI,AISC, etc.).
Enmiendas y complementos.Lecciones de sismos y otros eventos.
Estado del arte relevante: Nuevas metodologas. Desarrollo e investigacin nacional e
internacional.
Quines participan ? Mi i t i d T t D ll I tit t C l bi d N
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
90/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ministerios de Transporte , Desarrollo eInterior
Direccin Nacional para la Prevencin yAtencin de Desastres
Instituto de Investigaciones enGeociencias, Minera y Qumica -
INGEOMINAS Superintendencia Bancaria Departamento Administrativo de
Planeacin Distrital de Bogot D. C. Sociedad Colombiana de Ingenieros - SCI Sociedades Regionales de la Sociedad
Colombiana de Ingenieros Sociedad Colombiana de Arquitectos -
SCA Asociacin Colombiana de Ingeniera
Estructural- ACIES Asociacin de Ingenieros Estructurales de
Antioquia Sociedad Colombiana de Geotcnia Seccional Colombiana del American
Concrete Institute - ACI Camacol Nacional Camacol Seccionales Antioquia,
Cundinamarca y Valle
Instituto Colombiano de NormasTcnicas -
ICONTEC Instituto Colombiano de
Productores deCemento - ICPC
Asociacin Colombiana deProductor deConcreto - ASOCRETO
Aceras Paz del Ro Universidad de los Andes Universidad Javeriana Universidad Nacional Bogot Universidad Nacional Medelln Universidad Nacional Manizales Universidad del Cauca Universidad Industrial de Santander Universidad del Quindo Universidad del Valle Universidad Eafit - Medelln y ms de 500 profesionales dentro
de los que se cuentan ingenieros,arquitectos y abogados.
V.90
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
91/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
ESQUEMA JURDICO
V.91
META LEY(Obligatorio)
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
92/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
ESQUEMA JURDICO
V.92
META LEY(Obligatorio)
Reglamentacin
(Obligatorio)Criterios dedesempeo
Requisitosde
desempeo
META
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
93/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
ESQUEMA JURDICO
META LEY(Obligatorio)
Reglamentacin
(Obligatorio)Criterios dedesempeo
Requisitosde
desempeo
META
Verificacin
Mtodos
Procedimientos
Solucionessatisfactorias
Criterios dedesempeo
Requisitosde
desempeo
META
Guas yManuales
(Opcional)
ESQUEMA JURDICO
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
94/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
ESQUEMA JURDICO
Verificacin
Mtodos
Procedimientos
Solucionessatisfactorias
Criterios dedesempeo
Requisitosde
desempeo
META
DI
SEO
VERIF.
Normas
(Opcional)
Reglamentacin
(Obligatorio)
LEY(Obligatorio)
BASE CONCEPTUAL
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
95/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
BASE CONCEPTUAL
1920 1940 1960 1980 2000 2020
Bsico AlternativoTENSIONES ADMISIBLES
Evolucin de los mtodos de diseo
BASE CONCEPTUAL
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
96/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
BASE CONCEPTUAL
BsicoSEGURIDAD ESTADOS LMITE
1920 1940 1960 1980 2000 2020
Bsico Alternativo
SEGURIDAD
TENSIONES ADMISIBLES
Evolucin de los mtodos de diseo
BASE CONCEPTUAL
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
97/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
BASE CONCEPTUAL
RESTAURABILIDADDISEO PLSTICO
BsicoSEGURIDAD ESTADOS LMITE
1920 1940 1960 1980 2000 2020
Bsico Alternativo
SEGURIDAD
TENSIONES ADMISIBLES
Evolucin de los mtodos de diseo
BASE CONCEPTUAL
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
98/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
BASE CONCEPTUAL
1920 1940 1960 1980 2000 2020
Bsico Alternativo
BsicoSEGURIDAD
RESTAURABILIDAD
FUNCIONALIDAD, DURABILIDADY SOSTENIBILIDAD
TENSIONES ADMISIBLES
ESTADOS LMITE
DISEO PLSTICO
DESEMPEO
Evolucin de los mtodos de diseo
CDIGOS
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
99/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CDIGOSCdigos actuales:Guas simples determinsticas
Criterios basados en experienciaPobre clasificacin ambiental
Relacin desempeo/vida til: Implcita(~ 50 aos)
CDIGOS
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
100/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Codificacin basada en desempeo:Modelos de degradacin
Parmetros de materialesAcciones ambientales detalladas
Cuantificacin estadstica
Seleccin de vida til
CDIGOS
Relacin desempeo/vida til: Explcita
Anlisis de falla estadstico
CDIGOS
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
101/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Simplificacin?Concepcin
Especificaciones basadas en complejidad estructural. Mayora de edificaciones no complejas.
CDIGOS
Procedimientos de diseo Construccin cronolgica
Organizacin confusa
Metodologa pobremente definidas
Edificiosaltos
Edificiosbajos
Puentes degran luz
Viento Sismo
101.00.10.010.001FRECUENCIA, Hz
Ley 400 de 1997
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
102/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ttulo I - Objeto y Alcance
Ttulo II - Definiciones
Ttulo III - Diseo y Construccin Responsabilidades
Otros materiales y mtodos alternos de diseo y construccin
Ttulo IV - Revisin de los diseos
Ttulo V - Supervisin tcnica de la construccin Ttulo VI - Profesionales
Calidades y requisitos
Diseadores
Revisores de diseos Directores de construccin
Supervisores tcnicos
V.102
Ley 400 de 1997
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
103/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ttulo VII - Comisin asesora permanente
para el rgimen de construcciones sismoresistentes
Ttulo VIII - Potestad reglamentaria Decretos reglamentarios
Alcance y temario tcnico y cientfico
Ttulo IX - Responsabilidades y SancionesTtulo X - Disposiciones finales
V.103
CONTENIDO DE LA NSR 98
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
104/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CONTENIDO DE LA NSR-98TITULO TEMA OBSERVACIONES
A REQUISITOS GENERALES DE DISEO Y
CONSTRUCCION SISMO RESISTENTE
Actualizado
B CARGAS ActualizadoC CONCRETO ESTRUCTURAL ActualizadoD MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL ActualizadoE CASAS DE UNO Y DOS PISOS Actualizado
F ESTRUCTURAS METALICAS ActualizadoG ESTRUCTURAS DE MADERA NuevoH ESTUDIOS GEOTECNICOS NuevoI SUPERVISION TECNICA NuevoJ REQUISITOS PARA FUEGO Nuevo
K OTROS REQUISITOS COMPLEMENTARIOS Nuevo
V.104
CONTENIDO DE LA NSR-09
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
105/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CONTENIDO DE LA NSR-09TITULO TEMA OBSERVACIONES
A REQUISITOS GENERALES DE DISEO Y
CONSTRUCCION SISMO RESISTENTE
Actualizado
B CARGAS ActualizadoC CONCRETO ESTRUCTURAL ActualizadoD MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL ActualizadoE CASAS DE UNO Y DOS PISOS Actualizado
F ESTRUCTURAS METALICAS ActualizadoG ESTRUCTURAS DE MADERAH ESTUDIOS GEOTECNICOSI SUPERVISION TECNICAJ REQUISITOS PARA FUEGO
K OTROS REQUISITOS COMPLEMENTARIOS
V.105
ActualizadoActualizadoActualizadoActualizado
Actualizado
REQUISISTOS
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
106/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
REQUISISTOS
SISMICOS
V.106
Sistema de Unidades
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
107/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Sistema de Unidades
V.107
TITULO A
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
108/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
TITULO A
REQUISITOS GENERALES DEDISEO Y CONSTRUCCION
SISMO RESISTENTE
V.108
TITULO A
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
109/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
A.1 - Introduccin
A.2 - Zonas de Amenaza Ssmica y
Movimientos Ssmicos de Diseo
A.3 - Requisitos Generales de Diseo
Sismo Resistente
A.4 - Mtodo de la Fuerza Horizontal
Equivalente
A.5 - Mtodo del Anlisis Dinmico
A.6 - Requisitos de la Deriva
A.7 - Interaccin Suelo-Estructura
V.109
TITULO A
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
110/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
A.8 - Efectos Ssmicos Sobre Elementos que No
Hacen Parte del Sistema de Resistencia
Ssmica
A.9 - Elementos No Estructurales
A.10 - Edificaciones Construidas Antes de la
Vigencia de la Presente Versin del Reglamento
A.11 - Instrumentacin Ssmica
A.12 - Requisitos Especiales para Edificaciones
Indispensables del Grupo de Uso IV
A.13 - Definiciones y Nomenclatura
V.110
TITULO A
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
111/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Apndice A-1 - Recomendaciones Ssmicas para
Algunas Estructuras que se Salen del Alcance del
Reglamento
Apndice A-2 - Recomendaciones para el Clculo de
los Efectos de Interaccin Dinmica Suelo-Estructura
Apndice A-3 - Procedimiento Alterno para la
Definicin de los Efectos Locales
Apndice A-4 - Valores de Aay Ady Definicin de laZona de Amenaza Ssmica de los Municipios
Colombianos
V.111
QU HAY EN EL TTULO A ?
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
112/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede MedellnV.112
CAPITULO A.1
INTRODUCCIN
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
113/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Defensa de la vida y de la propiedad
Se aclara el procedimiento de diseoSe amplan el uso de materiales y mtodos
alternos de diseo y construccin
Se definen los requisitos para presentacin
de planos y memorias
Se definen la idoneidad requerida desupervisores tcnicos, diseadores y
revisores de diseos.V.113
PROPSITO DE LAS NORMAS
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
114/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
El Reglamento establece criterios para la construccin y
diseo de edificaciones que:
puedan verse sometidas a fuerzas ssmicas y otras fuerzasimpuestas por la naturaleza o su uso, con el fin de reducir a
un mnimo el riesgo de la prdida de la vida.
da requisitos adicionales para que ciertas edificacionesindispensables para la recuperacin posterior a un sismo
puedan seguir funcionando despus de su ocurrencia.
adems establece procedimientos para defender, en alguna
medida, el patrimonio del Estado y de los ciudadanos.
V.114
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
115/162
ALCANCE DEL REGLAMENTO
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
116/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
El Reglamento contiene los
requisitos mnimospara el diseo y construccin de
edificaciones nuevas
V.116
ALCANCE DEL REGLAMENTO
D l i it l di i difi i
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
117/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Da los requisitos para la adicin, modificacin yremodelacin del sistema estructural deedificaciones construidas antes de la vigencia de la
presente versin del Reglamento.
Establece requisitos especiales para el diseo yconstruccin sismo resistente de edificacionesindispensablespara la recuperacin de lacomunidad con posterioridad a la ocurrencia de unsismo.
V.117
ALCANCE DEL REGLAMENTO
N b l di t i d t t
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
118/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
No cubre el diseo y construccin de estructurasespeciales tales como puentes, torres de transmisin,
torres y equipos industriales, muelles, estructurashidrulicas y todas aquellas estructuras cuyocomportamiento dinmico difiera del de
edificaciones convencionales o no estn cubiertasdentro de las limitaciones de cada uno de losmateriales estructurales prescritos dentro de este
Reglamento.
V.118
PROCEDIMIENTO DE DISEO
GENERAL La estructura de las edificaciones
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
119/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
GENERAL - La estructura de las edificacionescubiertas por el alcance de este Reglamentodebe disearse para que tenga resistencia yrigidez adecuadas ante las cargas mnimas de
diseoprescritas y debe, adems, verificarseque dispone de rigidez adecuada para limitarla deformabilidad ante las cargas de servicio,
de tal manera que no se vea afectado elfuncionamiento de la edificacin.
V.119
PROCEDIMIENTO DE DISEO
CASAS DE UNO Y DOS PISOSLas edificaciones de uno y dos pisos deben
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
120/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Las edificaciones de uno y dos pisos debendisearse de acuerdo con los Captulos A.1 aA.13 de este Reglamento. Las casas de uno ydos pisos del grupo de uso I, que no formen
parte de programas de ms de quince unidadesde vivienda ni tengan ms de 3 000 m de reaen conjunto, pueden disearse
alternativamente de acuerdo con los requisitosdel Ttulo E de este Reglamento.
V.120
PROCEDIMIENTO DE DISEO
CONSIDERACIONES ESPECIALES
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
121/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CONSIDERACIONES ESPECIALES
En toda edificacin del grupo de uso I, quetenga ms de 3000 m de rea en conjunto, o
ms de quince unidades de vivienda, y en todaslas edificaciones de los grupos de usos II, III yIV, deben considerarse los siguientes aspectos
especiales en su diseo y construccin:
V.121
PROCEDIMIENTO DE DISEO
CONSIDERACIONES ESPECIALES
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
122/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
(a) influencia del tipo de suelo en la respuesta ssmica de las edificaciones,
(b) potencial de licuacin del suelo en el lugar,
(c) posibilidad de falla de taludes debida al sismo,
(d) comportamiento en grupo del conjunto ante solicitaciones ssmicas,
elicas y trmicas de acuerdo con las juntas que tenga el proyecto,
(e) especificaciones complementarias acerca de la calidad de losmateriales a utilizar y del alcance de los ensayos de comprobacin
tcnica de la calidad real de estos materiales,
(f) verificacin de la concepcin estructural de la edificacin desde el
punto de vista de cargas verticales y fuerzas horizontales, y
(g) obligatoriedad de una supervisin tcnica, profesionalmente calificada,
de la construccin.
V.122
CAPITULO A.2ZONAS DE AMENAZA SISMICA Y
MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEO
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
123/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Mapas de Amenaza Ssmica
Parmetro Av (No se considera Aa)
Perfiles de suelo S1 a S4
Opcin de definirS en funcin de SPT, vsy su Grupos de uso I a IV
Valor mnimo en el Espectro de Diseo
Se permite el uso de familias de acelerogramas
Requisitos para estudios de microzonificacin
V.123
VALOR MNIMO DEL ESPECTRO!
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
124/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
CUIDADO CON LOS PROGRAMAS DECOMPUTADOR !
V.124
CAPITULO A.3REQUISITOS GENERALES DE DISEO SISMO
RESISTENTE Cuatro sistema estructurales incluyendo el Combinado
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
125/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Cuatro sistema estructurales, incluyendo el Combinado
Requisitos para combinacin de sistemas estructurales (en
altura y en planta)
Restricciones especiales para edificaciones irregulares
Se aceptan mtodos inelsticos de anlisis
Se define la rigidez para utilizar en el anlisis
Aclaracin de los efectos ortogonales
Requisitos de torsin en el piso
Requisitos para los diafragmas de piso
Tablas de sistemas estructurales, indicando zona de amenaza
donde se permiten, valor de Ry altura mxima.V.125
CAPITULO A.4MTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL
EQUIVALENTE
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
126/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ecuaciones para el clculo del
Perodo Fundamental Aproximado Ta
Requisitos mnimos que debe cumplir
el anlisis estructural en el uso del
Mtodo de la Fuerza Horizontal
Equivalente
V.126
Clculo del Perodo
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
127/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
( )
( )
=
== n
iii
n
i
ii
fg
w
T
1
1
2
2
V.127
Clculo del Perodo
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
128/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Ct = 0.08 para prticos de concretoCt = 0.09 para prticos de acero estructural.
Ct = 0.05 para los otros tipos
43
nta hCT =
V.128
Clculo del Perodo
Muros de Concreto o de Mampostera0 075
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
129/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
C At
c====
0 075.
A AD
hc e
e
n
==== ++++
0 2
2
.
V.129
CAPITULO A.5
MTODO DEL ANLISIS DINMICO Anlisis Modal a Anlisis Dinmico
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
130/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Se definen los modelos matemticos que pueden utilizarse
Nmero de modos de vibracin que deben emplearse en el
anlisis modal
Se permiten mtodos dinmicos inelsticos
Requisitos mnimos que debe cumplir el anlisisestructural dinmico
V.130
CAPITULO A.6REQUISITOS DE LA DERIVA
Lmites de deriva dependientes del material
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
131/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Lmites de deriva dependientes del material
estructural
La deriva debe incluir los efectos de torsin
de toda la estructura
La deriva debe incluir los efectos P-Delta
Requisitos para separacin entre
estructuras adyacentes
V.131
Clculo de la Deriva
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
132/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
tot j cm j t j pd j, , , ,
==== ++++ ++++
max , ,i
tot j
i
tot j
i
j
====
====
12
1
2
V.132
Clculo de la Deriva
Pisoimax
i
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
133/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Pisoi-1
i
1
tot,x
itot,x
i
1
tot,y
itot,y
i
1
tot,y
i
1
tot,x
i itot,y
1
tot,y
i itot,x
1
tot,x
V.133
Lmites de la Deriva
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
134/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Estructuras de hormign o de acero
1.0% hpiso
Estructuras de Mampostera
0.50% hpisoV.134
CAPITULO A.7INTERACCION DINAMICA
SUELO-ESTRUCTURA
Se dan los principios generales de
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
135/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Se dan los principios generales de
Interaccin suelo-estructura y se insiste enel criterio del ingeniero
Se dan requisitos acerca de la informacin
geotcnica requerida
En el Apndice A-2 se incluye la
metodologa que traa el ATC-3
V.135
CAPITULO A.8EFECTOS SISMICOS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUENO HACEN PARTE DEL SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA
Efectos ssmicos sobre: escaleras rampas
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
136/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Efectos ssmicos sobre: escaleras, rampas,
tanques, elementos de cubierta, elementossecundarios de las losas, apoyos de equipos,
etc.
Se definen las fuerzas ssmicas de diseo
para estos elementos
V.136
CAPITULO A.9
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALESRequisitos ssmicos para elementos de:
( ) b d l i i d i
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
137/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
(a) acabados y elementos arquitectnicos y decorativos
(b) instalaciones hidrulicas y sanitarias (c) instalaciones elctricas
(d) equipos mecnicos e instalacionesespeciales
Se define el grado de desempeo mnimo
Se define quin es el diseador responsable
Se definen los criterios de diseo
V.137
CAPITULO A.10EDIFICACIONES CONSTRUIDAS ANTES DE LA VIGENCIA DE LA
PRESENTE VERSION DEL REGLAMENTO
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
138/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Basados en la Norma AIS 150Requisitos para adiciones,
modificaciones y remodelacionesAnlisis de vulnerabilidad ssmica
V.138
CAPITULO A.11INSTRUMENTACIN SSMICA
Se define el tipo de instrumento
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
139/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Se define el tipo de instrumento
Se define en que tipo de edificacin se
deben colocar en las diferentes zonas
de amenaza ssmicaSe define quin corre con qu gastos
V.139
CAPITULO A.12REQUISITOS ESPECIALES PARA EDIFICACIONES
INDISPENSABLES DEL GRUPO DE USO IV
Cubre edificaciones cuya operacin no puede
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
140/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
desplazarse a otro lugar (hospitales, centrales de
comunicacin, etc.)
Define los movimientos ssmicos para el Umbral de
Dao
Requiere que la edificacin permanezca en el
intervalo elstico para los movimientos ssmicos
del umbral de dao
Requisitos de deriva para el umbral de dao
V.140
CAPITULO A.13DEFINICIONES Y NOMENCLATURA DEL
TITULO A
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
141/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
V.141
IRREGULARIDAD TORSIONAL
usar p = 0.9
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
142/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
1 1 21 22
>>>> ++++ .
1
2
V.142
RETROCESOS EN LAS ESQUINASusar
p= 0.9
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
143/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
A B o C D>>>> >>>>0 15 0 15. .
AB CD
V.143
IRREGULARIDAD DEL DIAFRAGMAusar
p= 0.9
A
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
144/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
C D A B >>>> 0 5. (((( ))))C D C E A B ++++ >>>> 0 5.
AB
CDA
BC
D
E
V.144
DESPLAZAMIENTO DELPLANO DE ACCIN
usar p = 0.8
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
145/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Desplazamientoplano de accin
Direccin bajo
estudio
V.145
SISTEMAS NO PARALELOSusar
p= 0.9
Si t l l
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
146/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
PLANTA
Sistemas no paralelos
V.146
F
PISO FLEXIBLE
usar a = 0.91
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
147/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
AB
C
D
E
F
(((( ))))
K K
o
KK K K
C D
CD E F
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
148/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
A
B
C
D
E
F
w w
o
w w
D E
D C
>>>>
>>>>
1 50
1 50
.
.
V.148
IRREGULARIDAD GEOMTRICA
usar a = 0.9F
b
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
149/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
A
B
C
D
E
F
a
a b>>>> 1 30.
V.149
DESPLAZAMIENTO DENTRODEL PLANO DE ACCIN
usar a = 0.8
F
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
150/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
A
B
C
D
E
a
b
b a>>>>
V.150
PISO DBIL
usar a = 0.8F
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
151/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
A
B
C
D
E
F
R esist R esistB C
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
152/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
V.152
TORSION ACCIDENTAL
a
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
153/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
centromasa
b
0.10 a
Fy
PLANTA V.153
GRUPOS DE USO
Grupo IV -Instalaciones Indispensables
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
154/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
p p
Grupo III -Edif. de Atencin a la Comunidad
Grupo II -Estructuras de Ocupacin Especial
Grupo I -Las otras
V.154
ESPECTRO DE DISEO
(g)Sa S A Ia a====25.Este espectro est definido paraun coeficiente de amortiguamiento
Nota:
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
155/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Perodo (seg)0
SAS
I
Ta
a====12 2 3.
T T,
S A Ia a====0.5
LTC
S==== 2.423
TL
0.30 seg
Para anlisis dinmico, solomodos diferentes al fundamentalen cada direccin principal en planta
S A Ia a====
un coeficiente de amortiguamiento
igual al 5 por ciento del crtico
S==== 0.4823
TCV.155
ESPECTRO DEL UMBRAL DE DAO
.0(g)Sad S A Iad d====3
Este espectro est definido paraNota:
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
156/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Perodo (seg)0
SAS
I
Tad
d====
1.5
T,Td
S==== 0.50Td
0.25
S A Iad d====
Este espectro est definido para
un coeficiente de amortiguamientoigual al 2 por ciento del crtico
V.156
ConstrucciConstrucciConstrucciConstruccin y Supervisin y Supervisin y Supervisin y Supervisin Tn Tn Tn Tcnicacnicacnicacnica
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
157/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
V.157
QUE INDICARON LOSTEMBLORES RECIENTES ?
Buen comportamiento estructural de
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
158/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
las edificaciones contrudas deacuerdo con el Decreto 1400/84
Mal comportamiento de los elementosno estructurales de las edificaciones
contrudas de acuerdo con el Decreto
1400/84
V.158
QU HAY NECESIDAD DE CAMBIAR EN LAPRCTICA CONSTRUCTIVA ACTUAL ?
Estructuras ms rgidas ante
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
159/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
g
cargas laterales
Edificaciones con acabados que se
comporten mejor ante los sismos
Edificaciones menos irregulares
V.159
QU ES PRIORITARIO ?
Cambio a edificaciones con mayor
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
160/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Cambio a edificaciones con mayo
cantidad de muros estructurales
Nuevos tipos de acabados menos
frgiles
Nuevos sistemas de construccin
de fachadas
V.160
EL RETOEl reto es para: los arquitectos - involucrandose en el problema
ssmico, diseando edificaciones y acabados menosvulnerables ssmicamente
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
161/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
vulnerables ssmicamente,
los ingenieros - buscando soluciones estructurales msrgidas y seguras,
los constructores y los supervisores tcnicos -propugnando una mejor calidad de los acabados y dela estructura, y
los fabricantes de materiales - introduciendo almercado materiales menos frgiles y de mejorcomportamiento ssmico.
V.161
7/29/2019 Diapositiva sobre diseo sismorresistente
162/162
Josef Farbiarz F. Facultad de Minas U.N. Sede Medelln
Contina en el archivoNO ESTRUCTURALES.PPT
Recommended