TITULO IV - DISEÑO
CAPÍTULO III
SISTEMAS ESTRUCTURALES, FACTORES DE MODIFICACIÓN DE RESPUESTA Y DE SITIO
Artículo 9. ESFUERZOS INTERNOS DEBIDOS A LA ACCION SISMICA
El análisis para determinar los esfuerzos internos debidos a la acción sísmica se basa en el comportamiento lineal y elástico de la estructura.
El dimensionamiento de los elementos estructurales debe hacerse por el método especificado en la norma de diseño relativa a cada material, que puede ser:
- por esfuerzos admisibles o
- por el método de los factores de carga y resistencia.
El análisis de los efectos de otras cargas que pueden combinarse con los efectos de la acción sísmica también se basa en la teoría lineal elástica del comportamiento estructural, la combinación se realizará según la (NB 1225002).
Articulo 10. COORDINACIÓN CON OTRAS NORMAS DE ANÁLISIS Y DISEÑO
Las disposiciones de la presente Norma deben aplicarse en conjunto con lo dispuesto en otras normas de análisis y en las recomendaciones específicas de diseño para cada material. En caso de contradicción deben prevalecer las disposiciones de la presente Norma.
Articulo 11. SISTEMAS ESTRUCTURALES
I - Transmisión de cargas a la fundación
La transmisión de fuerzas desde su punto de aplicación a los elementos resistentes y al suelo de fundación, debe hacerse en la forma más directa posible, a través de elementos dotados de la resistencia y rigidez adecuadas.
II - Sistemas estructurales
Para la aplicación de la presente Norma se distinguen los siguientes tipos de sistemas estructurales para acción lateral.
1. ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO.
a) SISTEMAS DE PÓRTICOS.
Cuando al menos 75 % del corte basal es resistido por las columnas, mientras que los muros estructurales, en caso de existir, son diseñados solamente para una fracción de la acción sísmica. Segun su CDS pueden ser, especiales, intermedios u ordinarios.
b) SISTEMAS DE ENTREPISOS SIN VIGAS.
Entrepisos planos, compuestos por losas nervadas bidireccionales o losas macizas apoyadas en columnas y/o en muros ordinarios que cuentan con ábacos y/o capiteles. Altura máxima 30 m.
c) SISTEMAS DE ENTREPISOS CON VIGAS PLANAS.
El sistema de entrepiso plano debe estar compuesto por losas losas nervadas unidireccionales, bidireccionales o macizas, apoyadas en vigas planas de ancho mayor o igual a 400 mm y sobre columnas y/o muros especiales que cuentan con ábacos y/o capiteles.
d) SISTEMAS DE MUROS.
Estructuras en la que los muros son el principal sistema resistente ante la acción sísmica, resistiendo al menos el 75 % de la fuerza cortante basal. Según su CDS, pueden ser, especiales, intermedios u ordinarios.
e) SISTEMAS MIXTOS O DUALES.
La acción sísmica es resistida tanto por pórticos, como por muros estructurales. La fuerza cortante que solicita los muros está entre el 25 % y el 75 % de la fuerza cortante basal.
2. EDIFICACIONES CON MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA.
Edificaciones que se caracterizan por tener un sistema estructural donde la resistencia sísmica y de cargas de gravedad está dada por muros de hormigón armado de espesores reducidos, en los que se prescinde de extremos confinados y el refuerzo vertical se dispone en una sola capa. Con este sistema se podrán construir como máximo ocho pisos.
3. ESTRUCTURAS DE ACERO.
- Pórticos especiales resistentes a momentos – Pórticos con significativa capacidad de deformación inelástica en las vigas. Las columnas tienen mayor resistencia que las vigas, inclusive cuando las vigas entran en la zona de endurecimiento por deformación.
- Pórticos intermedios resistentes a momentos – Pórticos con limitada capacidad de deformación inelástica.
- Pórticos ordinarios resistentes a momentos – Pórticos con mínima capacidad de deformación inelástica.
- Pórticos especiales concéntricamente arriostrados – Pórticos arriostrados que tienen significativa capacidad de deformación inelástica, que se presenta en la etapa poscrítica de pandeo de los elementos comprimidos y debido a la fluencia de los elementos traccionados.
- Pórticos ordinarios concéntricamente arriostrados – Pórticos con limitada capacidad de deformación inelástica.
- Pórticos excéntricamente arriostrados – Pórticos con significativa capacidad de deformación inelástica por flexión y corte en los elementos de arriostramiento.
El coeficiente R, depende de la ductilidad, sobrerresistencia, redundancia y amortiguamiento del sistema estructural (Tabla 8), además de los elementos y materiales que lo componen. Cuando en la dirección considerada exista más de un sistema estructural se debe tomar el menor valor de R.
El coeficiente de reducción no se aplica a estructuras tipo péndulo invertido.
P III - Viguetas prefabricadas
Para que un sistema de piso formado por viguetas prefabricadas funja como diafragma rígido, éste deberá cumplir lo siguiente:
- La altura máxima de la estructura deberá ser 30 m, medidos desde la rasante de vía.
- Altura mínima de 250 mm (Incluye carpeta de compresión).
- Las viguetas deben estar empotradas en vigas de borde por lo menos 100 mm y en vigas centrales por lo menos 70 mm.
- Las viguetas deben empotrarse en vigas altas (peraltadas).
- Las viguetas deberán contar con acero de refuerzo sobre los apoyos (vigas y/o muros).
- La carpeta de compresión deberá tener por lo menos 50 mm de espesor y mínimamente contar con una malla de acero de 6 mm cada 250 mm.
- Las losas de viguetas deberán tener una dimensión máxima de 6 x 6 m2.
- Las losas de viguetas deberán contar con rigidizadores perpendiculares a las viguetas cada 2 m.
- La separación entre ejes de viguetas debe ser como máximo el doble de la altura de la losa.
- La losa de viguetas deberá ser hormigonada simultáneamente con las vigas de apoyo directo e indirecto.
- Si las viguetas están simplemente apoyadas sobre las vigas, entonces no se debe tomar en cuenta la contribución de este tipo de losa a la rigidez lateral de la estructura y tampoco esta losa define un diafragma rígido.
Articulo 11. MODELOS ESTRUCTURALES
P I - Masas para el análisis sísmico
Para el cálculo de la masa sísmica se debe considerar la totalidad de las cargas permanentes más un porcentaje de la sobrecarga de uso,
- que no podrá ser inferior al 25 % en construcciones destinadas a uso privado o al uso público donde no es usual la aglomeración de personas o mobiliarios,
- ni menor a un 50 % en construcciones donde es usual esa aglomeración.
- En almacenes se recomienda usar el 80 % de la sobrecarga de uso y
- en tanques o silos se debe considerar el 100 %.
P II - Diafragmas de piso
1.
Se debe verificar que los diafragmas tienen la rigidez y la resistencia suficiente para lograr la distribución de las fuerzas inerciales entre los planos o subestructuras verticales resistentes, entonces se puede utilizar un modelo con masas concentradas y tres grados de libertad por diafragma. Si existen dudas sobre la rigidez del diafragma, se debe tomar en cuenta su flexibilidad agregando los grados de libertad que sean necesarios o introduciendo separaciones estructurales. Del mismo modo, se puede incorporar la rigidez a flexión y corte de otro tipo de elementos de piso si se considera que a través de ellos se produce un incremento de rigidez por acoplamiento que modifica los parámetros vibratorios de la estructura, la distribución y magnitud de los esfuerzos sísmicos en los planos o subestructuras verticales resistentes.
2.
Los edificios de planta irregular (en H, L, T, U, etc.) podrán proyectarse como una sola estructura, cuando los diafragmas se calculen y construyan de modo que la obra se comporte durante los sismos como un solo conjunto. En caso contrario, cada cuerpo deberá proyectarse como una estructura separada, respetando lo dispuesto en la sección Artículo 15.
3.
Si el edificio de planta irregular se proyecta como una sola estructura, deberá ponerse especial cuidado en el diseño de las uniones entre las distintas partes que forman la planta.
4.
En los niveles donde haya discontinuidad de rigideces en los planos resistentes u otras subestructuras verticales, debe verificarse que el diafragma sea capaz de redistribuir las fuerzas.
P III - Compatibilidad de deformaciones horizontales
1.
En los edificios con diafragmas horizontales, los métodos de análisis deben satisfacer las condiciones de compatibilidad de los desplazamientos horizontales de las subestructuras verticales y de los diafragmas horizontales. Estas condiciones deben cumplirse en todos los niveles en que existan diafragmas.
P IV
En los pisos sin diafragma rígido los elementos resistentes deben calcularse con las fuerzas horizontales que inciden directamente sobre ellos.
Articulo 12. ACCIONES SÍSMICAS SOBRE LA ESTRUCTURA
P I - Efectos Direccionales
Opciones: Los efectos ortogonales deben considerarse según las opciones siguientes:
El diseño estructural será realizado con la envolvente de ambos casos.
P II - Acciones Verticales
Adicionalmente se deben considerar las solicitaciones sísmicas verticales en toda la estructura. Se recomienda utilizar como mínimo el 20% de la aceleración horizontal.
Se deben considerar simultáneamente los efectos del sismo vertical y horizontal en la dirección más desfavorable.
Nota (Recomendación): Las marquesinas, balcones, aleros y otros elementos vulnerables a la acción vertical del sismo deben diseñarse para una acción vertical igual a las cargas permanentes más la totalidad de la sobrecarga de uso aumentadas ambas en un 30 %.
Debe tenerse especial cuidado con el diseño de elementos pretensados, en los cuales la acción sísmica puede producir inversiones de esfuerzos en la estructura.
Articulo 13. DESPLAZAMIENTOS POR EFECTO SISMICO
P I - Desplazamientos y Deriva
Los desplazamientos horizontales y rotaciones de los diafragmas de piso deben calcularse para las acciones sísmicas de diseño estipuladas en el presente Capítulo y siguiendo los métodos de análisis sísmico del Capítulo 7, incluyendo el efecto de la torsión accidental.
Los desplazamientos laterales debidos al efecto sísmico se obtienen mediante.
Cd = Factor de amplificación de desplazamientos
δxe = Desplazamiento determinado por el análisis elástico
Ie = Factor de importancia
La deriva, relación entre el máximo desplazamiento relativo de entrepiso y la altura de piso, no debe ser mayor a la especificada en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.1. (Tabla 7-4. GBDS 2020)
Los valores máximos de deriva indicados en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.1 (Tabla 7-4. GBDS 2020) serán reducidos en función de las irregularidades que tenga la estructura.
Articulo 14. FACTORES DE IRREGULARIDAD
Los factores de irregularidad en altura Ia y en planta Ip consideran la menor capacidad de disipación de energía que tienen las estructuras que no son regulares.
Los valores de distorsión de la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.1 (Tabla 7-4. GBDS 2020), deberán ser multiplicados por el Factor de Irregularidad Total (FIT).
Para estructuras que no presentan las irregularidades descritas en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.2 (Tabla 5-2) y ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.3 (Tabla 5-3), el FIT será igual a la unidad.
Cuando la estructura contenga una o más irregularidades de la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.2 (Tabla 5-2) y ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.3 (Tabla 5-3), el FIT deberá ser calculado de la siguiente manera:
Nota: El FIT no precisa ser menor a 0.50.
***sección PI (Masa sísmica)
P I - Consideraciones en estructuras de hormigon armado
Para la aplicación de esta Norma, en el cálculo de las derivas se pueden utilizar secciones brutas sin considerar fisuramiento, ni la contribución de la armadura de refuerzo en la evaluación de los momentos de inercia.
La (NB 1225001) indica el uso de momentos de inercia modificados en los elementos estructurales, pero para efectos de esta Norma se pueden utilizar los momentos de inercia sin modificar.
El módulo de elasticidad referencial en MPa es de:
Pero se recomienda realizar estudios en cada región para determinar de mejor manera este valor.
Para efectos de esta Norma la resistencia f’c mínima debe ser de 21 MPa, pero se recomienda utilizar 25 MPa.
Articulo 15. SEPARACION ENTRE EDIFICIOS O CUERPOS DE EDIFICIOS
En edificios o en bloques de un mismo edificio que no se diseñen, ni construyan como unidos o interconectados, debe adoptarse la siguiente disposición para permitir su movimiento relativo debido a fuerzas laterales.
P I - Separación entre estructurasToda edificación deberá separarse de sus linderos con los predios vecinos una distancia mínima de:
Caso 1. Terreno con edificaciones vecinas existentes o bloques de un mismo edificio, 100 mm.
Si el desplazamiento lateral calculado con la ecuación (6-1) es mayor que este límite, rige el desplazamiento calculado.
Caso 2. Terreno sin edificaciones vecinas, 50 mm.
Si el desplazamiento lateral calculado con la ecuación (6-1) es mayor que este límite, rige el desplazamiento calculado.
Este control deberá realizarse a partir de los 8 m de altura del edificio en el caso de estar pareado.
Se admitirá que se cumple con las condiciones de la sección PI cuando las separaciones al nivel de cada piso las satisfagan.
P II - Separación entre fundaciones
Las separaciones entre edificios o entre cuerpos de un mismo edifico no son aplicables a las fundaciones, a menos que el proyecto estructural así lo establezca. Los espacios de separación deben quedar libres de escombros y deben permitir movimientos relativos en cualquier dirección. Los elementos de protección de las separaciones deben asegurar la disposición anterior, sin transmitir entre los edificios o partes de edificios adyacentes, fuerzas cuya magnitud sea considerable.
Articulo 16. PLANOS Y MEMORIA DE CALCULO
P I - Planos
Los planos de estructuras deben especificar:
- Calidad de los materiales considerados en el proyecto.
- Ubicación de la obra a la cual corresponde y la aceleración máxima del terreno S0.
- El tipo de suelo de fundación (Tabla 3-2-1).
La memoria de cálculo debe contener los antecedentes siguientes:
- Descripción del sistema sismorresistente.
- Descripción del método de análisis sísmico, identificando los parámetros utilizados para determinar la solicitación sísmica.
- Forma en que se han considerado los tabiques divisorios en el análisis y en el diseño.
- Resultados principales del análisis (períodos fundamentales, corte basal en cada dirección de análisis, deformaciones máximas absolutas y de entrepiso, verificación del cumplimiento de la distorsión sísmica, etc.).