CAPITULO 11 - CRITERIOS DE DISEÑO SISMICO

 CAPÍTULO 11
CRITERIOS DE DISEÑO SÍSMICO

11.1 GENERAL

11.1.1 Propósito. Capítulo 11 tiene como propósito presentar criterios para el diseño y construcción de edificaciones y otras estructuras sujetas a movimientos sísmicos. Las cargas de terremoto especificadas se basan en la disipación de energía postelástica en la estructura. Debido a este hecho, los requisitos para el diseño, detallado y construcción deben cumplirse, incluso para estructuras y elementos para los cuales las combinaciones de carga que no incluyen cargas de terremoto indican demandas mayores que las combinaciones que incluyen cargas de terremoto.

11.1.2 Alcance. Todas las estructuras y sus partes, incluyendo componentes no estructurales, deben ser diseñadas y construidas para resistir los efectos de los movimientos sísmicos según lo prescrito por los requisitos sísmicos de esta norma. Ciertas estructuras no edificables, según se describe en el Capítulo 15, también están dentro del alcance y deben ser diseñadas y construidas de acuerdo con los requisitos del Capítulo 15. Las siguientes estructuras están exentas de los requisitos sísmicos de esta norma:

  1. Viviendas unifamiliares y bifamiliares aisladas que se encuentren en lugares donde el parámetro de aceleración espectral de respuesta de periodo corto mapeado, Ss, sea inferior a 0.4 o donde la categoría de diseño sísmico determinada de acuerdo con la Sección 11.6 sea A, B o C.
  2. Viviendas unifamiliares y bifamiliares aisladas de madera que no estén incluidas en la Exención 1, con no más de dos pisos sobre el plano de referencia del terreno, cumpliendo con las limitaciones y construidas de acuerdo con el Código Internacional de Construcción Residencial (IRC).
  3. Estructuras de almacenamiento agrícola destinadas únicamente para ocupación humana incidental.
  4. Estructuras no edificables que requieren consideración especial de sus características de respuesta y entorno, que no están abordadas en el Capítulo 15 y para las cuales otras regulaciones proporcionan criterios sísmicos, tales como puentes vehiculares, torres de transmisión eléctrica, estructuras hidráulicas, líneas de servicios públicos enterradas y sus accesorios, así como reactores nucleares.
  5. Muelles y embarcaderos que no son accesibles al público en general.

11.1.3 Aplicabilidad. Las estructuras y sus componentes no estructurales deben ser diseñados y construidos de acuerdo con los requisitos de los siguientes capítulos, según el tipo de estructura o componente:

Edificaciones: Capítulo 12

Estructuras no edificables: Capítulo 15

Componentes no estructurales: Capítulo 13

Estructuras con aislamiento sísmico: Capítulo 17

Estructuras con sistemas de amortiguación: Capítulo 18

Los edificios cuyo propósito sea alojar equipos o maquinaria y cuyos ocupantes estén dedicados al mantenimiento o monitoreo de ese equipo, maquinaria o sus procesos asociados, podrán ser clasificados como estructuras no edificables y diseñados y detallados de acuerdo con la Sección 15.5 de esta norma.

11.1.4 Materiales y Métodos de Construcción Alternativos: No se deben utilizar materiales y métodos de construcción alternativos a los prescritos en los requisitos sísmicos de esta norma, a menos que sean aprobados por la Autoridad Competente. Deberá presentarse evidencia que respalde y demuestre que la alternativa propuesta será al menos igual en resistencia, durabilidad y resistencia sísmica para el propósito previsto.

11.1.5 Aseguramiento de la Calidad: El aseguramiento de la calidad para los sistemas de resistencia a fuerzas sísmicas y otros sistemas sísmicos designados definidos en la Sección 13.2.2 deberá realizarse de acuerdo con los requisitos de la Autoridad Competente.

En caso de que la Autoridad Competente no haya adoptado requisitos de aseguramiento de calidad, o cuando los requisitos adoptados no sean aplicables al sistema de resistencia a fuerzas sísmicas o a los sistemas sísmicos designados según se describe en la Sección 13.2.2, el profesional de diseño registrado responsable del diseño del sistema de resistencia a fuerzas sísmicas o de otros sistemas sísmicos designados deberá presentar un plan de aseguramiento de calidad a la Autoridad Competente para su aprobación. El plan de aseguramiento de calidad deberá especificar los elementos del programa de aseguramiento de calidad que se implementarán.

11.2 DEFINICIONES

11.3 SIMBOLOS

11.4 VALORES DE MOVIMIENTO SÍSMICO EN EL SUELO

11.4.1 Sitios Cerca de Falla: Los sitios que cumplan con cualquiera de las siguientes condiciones se clasificarán como cerca de la falla:

  • A 9.5 millas (15 km) o menos desde la proyección en la superficie de una falla activa conocida capaz de producir eventos de magnitud Mw7 o mayores, o
  • A 6.25 millas (10 km) o menos desde la proyección en la superficie de una falla activa conocida capaz de producir eventos de magnitud Mw6 o mayores, pero menores que Mw7.
EXCEPCIONES:

  1. Las fallas con una tasa estimada de desplazamiento inferior a 0.04 pulgadas (1 mm) por año no deben utilizarse para determinar si un sitio es un sitio cercano a la falla.
  2. La proyección en la superficie utilizada en la determinación de la clasificación de un sitio cercano a la falla no debe incluir porciones de la falla a profundidades de 6.25 millas (10 km) o mayores.

11.4.2 Clasificación del Sitio: El sitio se clasificará como Clase de Sitio A, B, BC, C, CD, D, DE, E o F de acuerdo con el Capítulo 20.

11.4.2.1 Condiciones Predeterminadas del Sitio. Cuando las propiedades del suelo no se conocen con suficiente detalle para determinar la clase de sitio, las aceleraciones espectrales de respuesta máximas consideradas para el terremoto (MCER) dirigidas al riesgo se basarán en la aceleración más crítica de respuesta espectral en cada periodo de la Clase de Sitio C, Clase de Sitio CD y Clase de Sitio D, a menos que la Autoridad Competente determine, basándose en datos geotécnicos, que en el sitio se encuentran suelos de Clase DE, E o F.

11.4.3 Parámetros de Aceleración Espectral del Terremoto Máximo Considerado (MCER) Dirigido al Riesgo. Los parámetros de aceleración espectral del terremoto máximo considerado (MCER) dirigido al riesgo, SS, S1, SMS y SM1, se obtendrán de la Base de Datos Geotécnica de Diseño Sísmico del USGS para la clase de sitio correspondiente.

EXCEPCIÓN: Cuando se realice un análisis de movimiento del suelo específico del sitio de acuerdo con la Sección 11.4.7, los parámetros de aceleración espectral del terremoto máximo considerado (MCER) dirigido al riesgo, SMS y SM1, se determinarán de acuerdo con la Sección 21.4, y los parámetros de aceleración espectral del terremoto máximo considerado (MCER) dirigido al riesgo, SS y S1, se determinarán de una de las siguientes maneras: (1) a partir del espectro de respuesta MCER específico del sitio calculado de acuerdo con los requisitos de la Sección 21.2.3, asumiendo una condición de sitio de Clase BC, o (2) obtenidos de la Base de Datos Geotécnica de Diseño Sísmico del USGS.

11.4.4 Parámetros de Aceleración Espectral de Diseño. Los parámetros de aceleración espectral de respuesta del terremoto de diseño en periodos cortos, SDS, y en periodos de 1 segundo, SD1, se determinarán a partir de las Ecuaciones (11.4-1) y (11.4-2), respectivamente. Cuando se utiliza el procedimiento de diseño alternativo simplificado de la Sección 12.14, el valor de SDS se determinará de acuerdo con la Sección 12.14.8.1, y no será necesario determinar el valor de SD1.

donde:

SMS = MCER, parámetro de aceleración espectral del 5% amortiguado, en periodos cortos ajustado por efectos del sitio según se determina de acuerdo con la Sección 11.4.3, y

SM1 = MCER, parámetro de aceleración espectral del 5% amortiguado, en un periodo de 1 segundo ajustado por efectos del sitio según se determina de acuerdo con la Sección 11.4.3.

11.4.5 Espectro de Respuesta de Diseño. Cuando este estándar requiera un espectro de respuesta de diseño, dicho espectro se determinará de acuerdo con los requisitos de la Sección 11.4.5.1.

EXCEPCIONES:

  1. Cuando se realice un análisis de movimiento del suelo específico del sitio de acuerdo con la Sección 11.4.7, el espectro de respuesta de diseño se determinará de acuerdo con la Sección 21.3.
  2. Cuando los valores del espectro de respuesta de MCER de varios periodos, amortiguado al 5%, no estén disponibles en la Base de Datos Geotécnica de Diseño Sísmico del USGS, se permitirá determinar el espectro de respuesta de diseño de acuerdo con la Sección 11.4.5.2.
11.4.5.1 Espectro de Respuesta de Diseño de Varios Períodos. El espectro de respuesta de diseño de varios periodos se desarrollará de la siguiente manera:

  1. En valores discretos de período, T, iguales a 0.0 s, 0.01 s, 0.02 s, 0.03 s, 0.05 s, 0.075 s, 0.1 s, 0.15 s, 0.2 s, 0.25 s, 0.3 s, 0.4 s, 0.5 s, 0.75 s, 1.0 s, 1.5 s, 2.0 s, 3.0 s, 4.0 s, 5.0 s, 7.5 s y 10 s, el parámetro de aceleración espectral de diseño amortiguado al 5%, Sa, se tomará como 2/3 del espectro de respuesta de MCER de varios periodos amortiguado al 5% de la Base de Datos Geotécnica de Diseño Sísmico del USGS para la clase de sitio correspondiente.
  2. En cada periodo de respuesta, T, menor a 10 s y que no sea igual a uno de los valores discretos de periodo, T, enumerados en el ítem 1 anterior, Sa se determinará mediante interpolación lineal entre los valores de Sa del ítem 1 anterior.
  3. En cada periodo de respuesta, T, mayor a 10 s, Sa se tomará como el valor de Sa en el periodo de 10 s del ítem 1 anterior, multiplicado por 10/T, donde el valor de T sea menor o igual al del periodo de transición a largo plazo, TL, y se tomará como el valor de Sa en el periodo de 10 s multiplicado por 10TL / T^2, donde el valor de T sea mayor que el del periodo de transición a largo plazo, TL.

11.4.5.2 Espectro de Respuesta de Diseño de Dos Períodos. El espectro de respuesta de diseño de dos periodos se desarrollará según se indica en la Figura 11.4-1 y de la siguiente manera:

  1. Para periodos menores que T0, el parámetro de aceleración espectral de diseño, Sa, se tomará según lo indicado en la Ecuación (11.4-3): 

  2. Para periodos mayores o iguales a T0 y menores o iguales a TS, el parámetro de aceleración espectral de diseño, Sa, se tomará como igual a SDS.
  3. Para periodos mayores que TS y menores o iguales a TL, el parámetro de aceleración espectral de diseño, Sa, se tomará según lo indicado en la Ecuación (11.4-4): 
  4. Para periodos mayores que TL, Sa se tomará según lo indicado en la Ecuación (11.4-5): 

donde

SDS = Parámetro de aceleración espectral de diseño en periodos cortos;

SD1 = Parámetro de aceleración espectral de diseño en un periodo de 1 segundo;

T = Periodo fundamental de la estructura, en segundos;

T0 = 0.2(SD1/SDS);

TS = SD1/SDS; y

TL = Período(s) de transición a largo plazo mostrado(s) en las Figuras 22-14 a 22-17.

11.4.6 Espectro de Respuesta Máximo Considerado del Terremoto Dirigido al Riesgo (MCER). Cuando se requiera un espectro de respuesta MCER, se determinará multiplicando el espectro de respuesta de diseño por 1.5.

11.4.7 Procedimientos de Movimiento del Suelo Específicos del Sitio. Se realizará un análisis de respuesta del sitio de acuerdo con la Sección 21.1 para estructuras en sitios de Clase de Sitio F, a menos que estén exentas de acuerdo con la Sección 20.3.1.

Se permitirá realizar un análisis de respuesta del sitio de acuerdo con la Sección 21.1 y/o un análisis de peligro de movimiento del suelo de acuerdo con la Sección 21.2 para determinar movimientos del suelo para cualquier estructura.

Cuando se utilicen los procedimientos de la Sección 21.1 o 21.2, el espectro de respuesta de diseño se determinará de acuerdo con la Sección 21.3, los parámetros de aceleración de diseño se determinarán de acuerdo con la Sección 21.4 y, si es necesario, el parámetro de aceleración máxima en superficie (PGAM) para el terremoto máximo considerado en el sitio (MCEG) se determinará de acuerdo con la Sección 21.5.

11.5 FACTOR DE IMPORTANCIA Y CATEGORÍA DE RIESGO

11.5.1 Factor de Importancia. Se asignará un Factor de Importancia, Ie, a cada estructura de acuerdo con la Tabla 1.5-2.

11.5.2 Acceso Protegido para la Categoría de Riesgo IV. Cuando se requiere acceso operativo a una estructura de Categoría de Riesgo IV a través de una estructura adyacente, la estructura adyacente deberá cumplir con los requisitos para las estructuras de Categoría de Riesgo IV. Cuando el acceso operativo esté a menos de 10 pies (3.048 m) de una línea de propiedad interior o de otra estructura en el mismo lote, el propietario de la estructura de Categoría de Riesgo IV deberá proporcionar protección contra posibles escombros que puedan caer desde estructuras adyacentes.

11.6 CATEGORÍA DE DISEÑO SÍSMICO

Las estructuras serán asignadas a una categoría de diseño sísmico de acuerdo con esta sección.

Las estructuras de Riesgo Categoría I, II o III ubicadas donde el parámetro de aceleración espectral mapeado a 1 segundo, S1, es mayor o igual a 0.75 se asignarán a la Categoría de Diseño Sísmico E. Las estructuras de Riesgo Categoría IV ubicadas donde el parámetro de aceleración espectral mapeado a 1 segundo, S1, es mayor o igual a 0.75 se asignarán a la Categoría de Diseño Sísmico F. Todas las demás estructuras se asignarán a una categoría de diseño sísmico según su categoría de riesgo y los parámetros de aceleración espectral de diseño, SDS y SD1, determinados de acuerdo con la Sección 11.4.4. Cada edificio y estructura se asignará a la categoría de diseño sísmico más severa de acuerdo con la Tabla 11.6-1 o 11.6-2, independientemente del periodo fundamental de vibración de la estructura, T. Las disposiciones en el Capítulo 19 no se utilizarán para modificar los parámetros de aceleración espectral en la determinación de la categoría de diseño sísmico.

Cuando S1 sea menor que 0.75, se permite determinar la categoría de diseño sísmico únicamente a partir de la Tabla 11.6-1, siempre que se cumplan todas las siguientes condiciones:

  1. En cada una de las dos direcciones ortogonales, el periodo fundamental aproximado de la estructura, Ta, determinado de acuerdo con la Sección 12.8.2.1, es menor que 0.8Ts, donde Ts se determina de acuerdo con la Sección 11.4.5.
  2. En cada una de las dos direcciones ortogonales, el periodo fundamental de la estructura utilizado para calcular la deriva entre pisos es menor que Ts.
  3. La Ecuación (12.8-2) se utiliza para determinar el coeficiente de respuesta sísmica, Cs.
  4. Los diafragmas son rígidos de acuerdo con la Sección 12.3; o, para los diafragmas que no son rígidos, la distancia horizontal entre elementos verticales del sistema resistente a fuerzas sísmicas no excede los 40 pies (12.192 metros).

Cuando se utiliza el procedimiento alternativo simplificado de la Sección 12.14, se permite determinar la categoría de diseño sísmico únicamente a partir de la Tabla 11.6-1, utilizando el valor de SDS determinado en la Sección 12.14.8.1, excepto que cuando S1 sea mayor o igual a 0.75, la categoría de diseño sísmico será E.

11.7 REQUISITOS DE DISEÑO PARA LA CATEGORÍA DE DISEÑO SÍSMICO A

Edificios y otras estructuras asignadas a la Categoría de Diseño Sísmico A solo deben cumplir con los requisitos de la Sección 1.4. Los componentes no estructurales en SDC A están exentos de los requisitos de diseño sísmico. Además, los tanques asignados a la Categoría de Riesgo IV deben cumplir con el requisito de francobordo en la Sección 15.6.5.1.

11.8 RIESGOS GEOLÓGICOS E INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA


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