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Categorías de Diseño Sísmico en el ACI 318-08

Ing. Guillermo Santana, Ph.D.Universidad de Costa Rica

III Congreso de Ingeniería Civil, Mérida, Venezuela.

14 noviembre 2008 III Congreso de Ingeniería Civil, Mérida, Venezuela.

Flujo del Conocimiento

• La práctica de la ingeniería como una profesión está necesariamente basada en el conocimiento

• Hay dos frentes de conocimiento: investigación y experiencia

• ¿Cómo se transmite este conocimiento de sus fuentes al ingeniero en la práctica profesional?

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Flujo del Conocimiento

• Educación formal, primera fase.– Acervo de conocimiento en ingeniería

aumenta continuamente.• Aprendizaje permanente, segunda fase.

– Aprendizaje permanente proviente de investigacion y experiencia tanto individual como de colegas.

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• La respuesta colectiva al problema de actualización permanente de conocimiento es la elaboración de normativas para la buena práctica ingenieril.

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• Las normativas de construcción para edificaciones de concreto reforzado representan una de esas respuestas.

• Son grandes herramientas para recopilar y transmitir conocimiento.

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Práctica

Investigación Normativa

Interrelación entre investigación, normativa y práctica profesional:

Adaptado de C.P. Siess, 1960

¡Primero fue la práctica!

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ACI 318Estados Unidos

AASHTONational Building Code of Canada

CanadáCanadian Highway Bridge Design CodeStandards New Zealand Nueva ZelandiaAIJ Standard for Reinforced Concrete Japón

Eurocódigos 2, 8 Europa

Diferentes normativas existentes

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Inicios de las normas para concreto

• En Europa se comienzan a construir edificios de concreto y se extiende a USA.

• Las prácticas europeas y americanas se basan en sistemas patentados y diseños propios.

• El primer documento en USA relacionado con el diseño del concreto fue emitido por la National Association of Cement Users (predecesor del ACI) en 1908.

8


9


Historia en EE.UU.1904 – Se establece el Comité conjunto sobre Concreto Reforzado con

representantes de:– American Society for Testing and Materials – ASTM– American Society of Civil Engineering – ASCE– American Railway Engineering and Maintenance of Way Association

(luego conocida como AREA)– Association of American Portland Cement Manufacturers (luego conocida

como PCA)Financiamiento inicial del USGS.Durante sus primeros años de existencia el Comité conjunto produjo varios

borradores de Norma de Concreto.1905 – Fundación de la National Association of Cement Users (luego

se constituye en ACI)1909 – El ACI establece un comité para desarrollar una Norma de

Concreto. Al comité se le denomina posteriormente como el 318.

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1908 NACU• Seis páginas con las siguientes guías:

– 4 veces la carga de servicio producirá esfuerzos que no exceden la cedencia el acero o los 2000 psi (140 kg/cm2) en el concreto

– La mezcla 1:2:4 provee un f´c de 2000 psi (140 kg/cm2) que era el único grado del concreto

– La curva esfuerzo – deformación del concreto se definía como una relación inelástica

• Daba las bases de lo que se conoció como diseño por resistencia última pero no apareció en los códigos sino hasta 1956.

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1910 NACU – Primer Código Nacional

• Doce páginas basadas en :– teoría deformación lineal– esfuerzos permisibles (o esfuerzos de trabajo)– reflejaban el hecho de que las estructuras de

concreto reforzado debían de ser continuas– daba momentos en el centro y apoyo para tramos

continuos como 2/3 de los de una viga simple

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Concreto reforzado:Materiales y esfuerzos permisibles

1910 NACU

140 kg/cm2

45.5 kg/cm2

1400 kg/cm2

3500 kg/cm2

,maxc

c

s

y

ffff

′

13


Historia en EE.UU.• 1914 – El comité conjunto sobre concreto

reforzado publica la Norma de Diseño de Concreto.

• Década de 1920 – Coexisten los requisitos del comité conjunto y los del ACI 318 y se vuelven más parecidos conforme pasa el tiempo.

• Década de 1930 – Al final de la década los requisitos del ACI 318 se convierten en el documento único en USA para el diseño en concreto.

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HistoriaPrimer edificio alto (Edif. Ingalls)

construido con concreto reforzado.

Cincinnati, Ohio, U.S.A., 1902

Castillo Azul, San José, Costa Rica, 1912

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1956 ACI Code

• Reconocía que ante falla inminente, ni el concreto ni el acero eran elásticos

• El comportamiento no lineal de los materiales debía ser incluido para calcular la resistencia de la sección

• Permitía el uso del diseño por resistencia última• Detalles en un apéndice (no contemplado como

parte legal del código)• Disposiciones en el apéndice basado en una

década de investigación experimental

16


17


ACI 318-56

• Disponibilidad de material– fc´ = 7500 psi = 525 kg/cm2

– fy = 50,000 psi = 3500 kg/cm2

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ACI 318-63

• Diseño por resistencia última• Factores de esfuerzos basados en:

– Variaciones dimensionales– Variaciones en esfuerzos reales del concreto

y acero, y precisión en el cálculo del esfuerzo• Disponibilidad de material

– f´c = 630 kg/cm2

– fy = 50,000 psi = 5250 kg/cm2

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ACI 318-63

• Factores de carga basados en– cargas específicas y su distribución

– tipo de ocupación

– Consecuencias de la falla

• Se añaden comentarios

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Falla de Cortante

Bodega de la Fuerza Aérea de U.S.A. en Shelby, Ohio, 1955. Colapso total de un techo de 300 m2, 20 bodegas similares en uso. Resultado: ACI 318-56 pide refuerzo del alma en zona de punto de inflexión en vigas continuas. (Fotografía cortesía de C. P. Siess)

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ACI 318S-02

Reglamento para Concreto Estructural(ACI 318S-02/ACI 318SR-02)

Primera versión oficial en español

ACI 318S-05


Segunda versión oficial en español

ACI 318S-08


Tercera versión oficial en español(disponible desde marzo 2008)


Cambios sometidos a consulta• Cambios propuestos sometidos a consulta

mediante publicación en revista Concrete International, julio 2007.

• Comentarios recibidos al 15 de agosto 2007 serán respondidos y publicados en revista Concrete International, enero 2008.

• Comité 318 está obligado a responder por escrito todas las observaciones recibidas.

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COVENIN 1756

• Será el Reglamento ACI 318S-08 el documento de referencia para la Norma COVENIN 1756 Edificaciones Sismorresistentes? (Disposición Transitoria 3.3.1, 1756-98 Rev.2001)

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Cap 1, Requisitos Generales

• En la sección 1.1.9 las disposiciones de diseño para estructuras sismo-resistentes se determinarán de ahora en adelante mediante la Categoría de Diseño Sísmico a la cual son asignadas.

• El cambio hace al ACI compatible con la normativa ASCE 7-05 y con IBC 2006.

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TABLA R1.1.9.1- CORRELACIÓN ENTRE LA TERMINOLOGÍA RELACIONADA CON LOS SISMOS EN

LOS REGLAMENTOS MODELO

Reglamento, norma o documento de referencia y edición

Nivel de riesgo sísmico o categorías de comportamiento o diseño sísmico asignadas como se definen en este Reglamento

ACI 318-08, IBC 2000, 2003, 2006; NFPA 5000, 2003, 2006;ASCE 7-98, 7-02, 7-05; NEHRP 1997, 2000, 2003

CDS* A, B CDS C CDS D, E, F

ACI 318-05 y ediciones previas BajoModerado/Intermedio

Alto

BOCA National Building Code 1993, 1996, 1999; Standard Building Code 1994, 1997, 1999; ASCE 7-93, 7-95; NEHRP1991, 1994

CCS† A, B CCS C CCS D, E

Uniform Building Code UBC1991, 1994, 1997 Zona Sísmica 0, 1 Zona Sísmica 2 Zona Sísmica 3, 4

*CDS =Categoría de Diseño Sísmico (Seismic Design Category-SDC en inglés) como se define en el reglamento, norma o documento de referencia.†CCS = Categoría de Comportamiento Sísmico (Seismic Performance Category- SPC en inglés) como se define en el reglamento, norma o documento de referencia.

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Cap 3, 4 y 5 Materiales, Requisitos de durabilidad y Calidad del concreto

mezclado y colocación• En el Cap 3 habrán nuevas disposiciones para

barras de refuerzo con encabezado y refuerzo de acero inoxidable con las correspondientes referencias a la norma ASTM.

• Revisión de consistencia en el tratamiento del concreto liviano en toda la norma.

• Muchas de las tablas en el Cap 4 han sido modificadas debido a la adopción de categorías y clases de exposición.

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Cap 3, 4 y 5 Materiales, Requisitos de durabilidad y Calidad del concreto

mezclado y colocación• El tratamiento de la durabilidad en la norma ha sido

reorganizado para ponerlo acorde con otras normas internacionales

• En el Cap 5, la norma ha aceptado el uso de tres cilindros de 100x200 mm como equivalente al uso de dos cilindros de 150x300 mm para la determinación de la resistencia a la compresión del concreto

• Se han definido criterios de comportamiento para la prueba a flexión ASTM C 1609 para calificar el uso de mezclas de concreto reforzadas con fibra de acero (FRC) como reemplazo de refuerzo mínimo de cortante según el cap 11.

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Cap 7, Detalles del refuerzo• Para permitir una aplicación más consistente de las

tolerancias en la norma y en otros documentos del ACI, se ha reemplazado el uso del término recubrimiento mínimo por el de recubrimiento especificado

• Se hicieron cambios en las disposiciones de anclaje y empalme del refuerzo de integridad estructural

• Acero de refuerzo de integridad estructural superior e inferior continuo debe pasar dentro del núcleo de la columna.

• Se especifica más claramente el tipo de refuerzo transversal usado para confinar el refuerzo de integridad estructural en vigas perimetrales

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Requisitos para integridad estructural

ACI 318-08 Sección 7.13.2 incluye disposiciones para integridad estructural

Efecto de catenaria

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Cap 8, Análisis y diseño-Consideraciones generales

• Se permite en la sección 8.4 la redistribución de momentos positivos en elementos continuos al igual que para secciones de momento negativo sin cambiar los límites en el porcentaje del momento que puede ser redistribuido.

• En vista de que las deflexiones laterales en sistemas de concreto reforzado se han convertido en un parámetro de diseño importante, se ha incluido una nueva sección 8.8 que presenta un método simplificado para la evaluación de desplazamientos laterales.

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Cap 9, Requisitos de resistencia y funcionamiento

• Se ha incrementado el factor de reducción de resistencia φ para columnas con refuerzo en espiral de 0.70 a 0.75 en reconocimiento al mejor comportamiento de estas columnas cuando son llevadas a estado límite último.

• En consideración parcial de un análisis de confiabilidad y un estudio estadístico de las propiedades del concreto, se ha incrementado también el factor φ para concreto simple de 0.55 a 0.60.

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Flexión: ¿Qué controla?Variación del factor φ para acero Grado 60

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0.00

1

0.00

2

0.00

3

0.00

4

0.00

5

0.00

6

Deformación unitaria ε

Fact

or φ

Refuerzo helicoidal Refuerzo transversal normal

[ ] [ ]( )( )

10.65 0.25 5 3 0.65 0.25 5 3

0.65 0.002 250 3t t

t

d c d aφ β

ε

= + − = + −

= + −

0.563 bρ ρ=

0.75 bρ ρ≈

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Cap 10, Flexión y cargas axiales

• El cambio más significativo en este capítulo es la nueva redacción de la sección sobre efectos de esbeltez en miembros a compresión. Este cambio actualiza las disposiciones a la práctica actual aun cuando retiene el estilo de presentación vigente desde 1971.

• La sección ha sido reorganizada para reflejar la evolución de la práctica actual al punto en el cual los efectos de segundo orden son considerados principalmente a través del uso de técnicas de análisis computacional. Aun así, se retiene el método de momentos magnificados como un procedimiento alterno.

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Cap 11, Cortante y torsión

• Se revisan las formulaciones de las ecuaciones de manera que se pueda incluir el uso de concreto liviano directamente.

• Uno de los cambios más significativos en este capítulo es la incorporación de disposiciones que permiten el uso de montajes de rivetes encabezados como refuerzo de cortante para losas y zapatas.

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• Estas disposiciones permitirán regular de mejor manera el uso de este tipo de refuerzo de cortante tan comun. Ambos la resistencia de cortante asignada al concreto Vc y el cortante nominal Vn = Vc + Vs, pueden tomar valores mayores para este tipo de refuerzo de losas y zapatas que cuando se usan otros tipos de refuerzo.

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• Se hicieron cambios sustanciales en la lista de elementos en la sección 11.5.6.1 para los cuales no se requiere refuerzo de cortante mínimo cuando Vu excede 0.5φVc. Basados en evidencia experimental considerable que indica la reducción en Vc para elementos aperaltados (también denominado el efecto del tamaño), se han dispuesto límites más rigurosos en el peralte de vigas que pueden ser exentas del requisito de refuerzo mínimo de cortante.

39


40


41


42


43


Tamaño de la viga: efecto del peralte y tamaño de agregado grueso.

44


45



• También basados en evidencia experimental, se incluye en la lista de vigas exentas del requisito de refuerzo de cortante mínimo a aquellas construidas con FRC de acero. Esta adición representa el primer uso estructural de FRC de acero en el código ACI.

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Cap 12, Longitudes de desarrollo y empalmes del refuerzo

• Se introduce la sección 12.6 para el desarrollo de las barras de refuerzo encabezadas y del anclaje mecánico de refuerzo en tracción. El uso de barras encabezadas debería ser una alternativa viable a anclajes con ganchos en zonas de congestión de refuerzo.

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Cap 12, Longitudes de desarrollo y empalmes del refuerzo

• Otro cambio importante es la sección 12.1.3, que específicamente llama la atención del diseñador sobre las disposiciones de integridad estructural de la sección 7.13. Muchos diseñadores no están al tanto de estos requistos.

• La sección 12.15.3 se añadió para definir la longitud de empalme requerida para empalmes de barras de diferente tamaño, y también se incluye un factor de revestimiento para refuerzo galvanizado en la sección 12.2.4(b).

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Cap 21, Disposiciones especiales para el diseño sísmico

• Como se adelantó, el cambio mas sobresaliente en este capítulo es el uso de las muy ampliamente aceptadas Categorías de Diseño Sísmico (CDS) y la reorganización del capítulo entero de manera tal que las disposiciones para las CDS menores se presentan primero, seguidas por las categorías mayores.

• Se introducen nuevos requisitos para las estructuras asignadas como CDS B y que usan marcos ordinarios como parte de su sistema de resistencia sísmica.

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TABLA R1.1.9.1- CORRELACIÓN ENTRE LA TERMINOLOGÍA RELACIONADA CON LOS SISMOS EN

LOS REGLAMENTOS MODELO

Reglamento, norma o documento de referencia y edición

Nivel de riesgo sísmico o categorías de comportamiento o diseño sísmico asignadas como se definen en este Reglamento

ACI 318-08, IBC 2000, 2003, 2006; NFPA 5000, 2003, 2006;ASCE 7-98, 7-02, 7-05; NEHRP 1997, 2000, 2003

CDS* A, B CDS C CDS D, E, F

ACI 318-05 y ediciones previas BajoModerado/Intermedio

Alto

BOCA National Building Code 1993, 1996, 1999; Standard Building Code 1994, 1997, 1999; ASCE 7-93, 7-95; NEHRP1991, 1994

CCS† A, B CCS C CCS D, E

Uniform Building Code UBC1991, 1994, 1997 Zona Sísmica 0, 1 Zona Sísmica 2 Zona Sísmica 3, 4

*CDS =Categoría de Diseño Sísmico (Seismic Design Category-SDC en inglés) como se define en el reglamento, norma o documento de referencia.†CCS = Categoría de Comportamiento Sísmico (Seismic Performance Category- SPC en inglés) como se define en el reglamento, norma o documento de referencia.

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• Para estructuras designadas como CDS C que usan marcos a base de losas y columnas como parte de su sistema sismorresistente encontrarán cambios en los requisitos para transferencia de cortante y de momento, aclarando así una parte del código que había causado confusión y excesivo conservadurismo en ediciones anteriores.

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• Varios cambios importantes han sido introducidos para las estructuras asignadas como CDS D, E o F. Uno de los más importantes es en el diseño y el detalle de vigas de acople para las cuales se pedía confinamiento en cada una de las diagonales, conduciendo a inconstructibilidad.

• Se ha introducido una nueva opción en el detalle que permite el confinamiento de la sección transversal de toda la viga en vez de cada diagonal.

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• Se aclararon los requisitos que definen la conveniencia de usar vigas de acople reforzadas diagonalmente o bien vigas de acople convencionales

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• Para las columnas en pórticos especiales resistentes a momentos, la acumulación de normativas a lo largo de varios ciclos habría resultado en una serie de disposiciones difíciles de seguir. Estas disposiciones se han reescrito siguiendo una secuencia más lógica.

• Se modificaron levemente las disposiciones para refuerzo de confinamiento para hacer los cálculos de diseño mas sencillos de implementar.

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• Se incremento la resistencia de cedencia para refuerzo de confinamiento (no refuerzo de cortante) a 100 ksi (700 MPa) para ayudar a reducir congestionamiento de refuerzo.

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• Para muros estructurales y diafragmas, los requisitos para confinamiento de elementos de borde especiales fueron cambiados de manera que el espaciamiento longitudinal del refuerzo transversal, anteriormente especificado como un cuarto del ancho de la sección ha sido cambiado a un tercio del ancho de la sección.

• Los requisitos para el diseño de diafragmas estructurales han sido reorganizados y modernizados incluyendo aclaraciones en ruta de cargas y la resistencia al cortante de losas de nivelación y en el uso de tendones de preesfuerzo para resitir flexión

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Requisitos para Diseño SísmicoIBC Sección 1613,ASCE 7 Capítulos 11-23

excluyendo el Capítulo 14 y el Apéndice 11A

14 noviembre 2008 57III Congreso de Ingeniería Civil, Mérida, Venezuela.

ASCE 7-05 Capítulos 11-23Diseño Sísmico

• Los requisitos sísmicos de ASCE 7-02 han sido reformados y reorganizados completamente

• Es un documento muy mejorado que debería ser más fácil de usar y que resultaría en una utilización más apropiada y uniforme de los requisitos sísmicos



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ASCE 7-05 Figura 11.4-1: Espectro de Respuesta de Diseño


60

Movimiento Sísmico de Diseño según IBC

• SS= mapa de aceleración espectral (MCE) para períodos cortos para Sitio Clase B

• S1= mapa de aceleración espectral (MCE) para período de 1 s. para Sitio Clase B

• Figs. 22-1 a 22-20 de ASCE 7/ Figs. 1613.5(1) a 1613.5(14) de IBC proveen mapas de contorno para SS y S1, basados en la última versión de los mapas de amenaza sísmica del USGS

• Mapas para SS y S1 se encuentran disponibles en: http://eqhazmaps.usgs.gov


Clasificación del Suelo

A. Roca DuraB. RocaC. Suelo muy denso o roca blandaD. Suelo rígidoE. Suelo blandoF. Suelos que requieren de evaluación

específica en sitio


Clasificación del Suelo

• El Sitio Clase D debe ser usado cuando las propiedades del suelo no son conocidas en detalle, a menos que la autoridad competente determine que exista la posibilidad de que el sitio sea clasificable como E o F


Cap. 22, ASCE 7-05Movimiento Sísmico de Diseño

Los mapas de aceleración espectral están basados en las últimas versiones de los mapas de amenaza del USGS


Valores de Fa como Función de las Condiciones de Sitio y la

Intensidad de la SacudidaTipo de perfil de

suelo

Intensidad de la sacudida

SS ≤ 0.25 SS = 0.5 SS = 0.75 SS = 1.00 SS ≥ 1.25

A 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

B 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

C 1.2 1.2 1.1 1.0 1.0

D 1.6 1.4 1.2 1.1 1.0E 2.5 1.7 1.2 0.9 0.9

F a a a a a


Valores de Fv como Función de las Condiciones de Sitio y la

Intensidad de la SacudidaTipo de perfil de

suelo

Intensidad de la sacudida

SS ≤ 0.1 SS = 0.2 SS = 0.3 SS = 0.4 SS ≥ 0.5

A 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

B 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

C 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3

D 2.4 2.0 1.8 1.6 1.5

E 3.5 3.2 2.8 2.4 2.4

F a a a a a


Movimiento Sísmico de Diseño según IBC

• SMS = aceleración espectral MCE para suelo para períodos cortos = FaSS

• SM1 = aceleración espectral MCE para suelo para período de 1 s. = FvS1


Movimiento Sísmico según IBC

• SDS = aceleración espectral de diseño para períodos cortos = (2/3)SMS

• SD1 = aceleración espectral de diseño para período de 1 s. = (2/3)SM1



• Sismo Máximo Considerado (MCE)

- Nivel máximo de la sacudida sísmica considerado como razonable para el diseño de edificaciones




>> Sismos determinísticos (para la zona costera de California) –mejor estimación del movimiento proveniente de terremotos de magnitud máxima en fallas sísmicas con altas probabilidades de ocurrencia




-2% de probabilidad de excedencia en 50 años (aproximadamente un período de retorno de 2,500 años) en donde el enfoque determinístico no se utiliza


ASCE 7-05 Figura 11.4-1: Espectro de Diseño


72

Mapa deTL para Estados Unidos


Zonas Sísmicas según UBC


74

CDS Basada en Aceleración Espectral para Períodos Cortos

según IBC

Valores de SDSCategoría de Uso

I o II III IVSDS < 0.167g A A A

0.167g ≤ SDS< 0.33g B B C0.33g ≤ SDS < 0.50g C C D

0.50g ≤ SDS Da Da Da


Categoría de Uso equivalente para Venezuela: IV = A*; III = A*,B1*; II = B2*, I = C*.

CDS Basada en Aceleración Espectral para Período de 1 s.

según IBC

Valores de SD1Categoría de Uso

I o II III IV

SD1 < 0.067g A A A

0.067g ≤ SD1 < 0.133g B B C

0.133g ≤ SD1 < 0.20g C C D

0.20g ≤ SD1 Da Da Da



CDS del IBC(Nota a )

Valores de S1

Categoría de Uso

I o II III IV

S1 ≥ 0.75g E E F



ASCE 7-05 Sección 11.6 Determinación de la Categoría de

Diseño Sísmico• Puede basarse solamente en el SDS,si • S1 < 0.75• Ta < 0.8Ts• T usado para calcular la deriva < Ts• Se utiliza el Cortante Basal de Diseño de límite

superior en el diseño• Los diafragmas son rígidos, o para diafragmas

flexibles, el espaciamiento de los elementos verticales del sistema sismo-resistente < 40 ft


Áreas con S1 > 0.75g


80

Parámetros de Movimiento Sísmico


81

1S D DST S S=

CDS del IBC 2006 vs. Zonas Sísmicas del UBC-97

Lugar

UBC-97 IBC 2006

ZonaTipo de sitio

A B C D E

Tucson, AZ 2B A B (B) B B CLittle Rock, AK 1 B C (C) C D (C) D

Chico, CA 3 B C D (C) D DFresno, CA 3 B C D (C) D (C) D

Sacramento, CA 3 B C D (C) D DHonolulu, HI 2A B C (C) C D D

Indianapolis, IN 1 A A B (A) C (B) C (B)Wichita, KS 1 A A A B (A) B

Kansas City, MO 2A A A A B (A) C (B)


SS ≤ 0.15g y S1 ≤ 0.04g


83

ASCE 7-05 11.7 Requisitos de Diseño para CDS A


84

11.7.2 Fuerza Lateral Mínima

0.01x xF w=

ASCE 7-05 11.7 Requisitos de Diseño para CDS A

11.7.3 Conexiones de trayectoria de carga

11.7.4 Conexiones para Soportes11.7.5 Anclaje en Paredes de

Concreto o Mampostería


ASCE 7-05 12.8.1 Cortante Basal de Diseño

( ) ( )

( )

( )

1

12

11

para

para

0.010.5 donde 0.6

S

DSDS L

D LS L

S

S

V C WSSC T T

R I T R IS TC T TR I T

CSC S g

R I

=

= ≤ ≤

= >

≥

≥ ≥


ASCE 7-05 12.8 Método de Fuerza Lateral Equivalente


87


88

Sistemas de Concreto Estructural en ASCE 7-05 –CDS D, E, F

SISTEMAS DE CONCRETO ESTRUCTURAL CDS D, E y F R Ωo Cd

Límites de altura

D E F

PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO usando Pórticos Especiales (SMF) 8 3 5 ½ NL NL NL

SISTEMAS APORTICADO DUAL usandoMuros estructurales especiales con SMFMuros estructurales especiales con IMF

76½

2½2½

5 ½5

NL160

NL100

NL100

SISTEMA APORTICADO CON OMF DE CONCRETO REFORZADO usando Muros Estructurales Especiales

6 2½ 5 160 160 100

SISTEMAS DE MUROS SOPORTANTES Usando Muros Estructurales Especiales 5 2½ 5 160 160 100


Período de la Estructura

T (seg) Calculado mediante …..1) Fórmulas Aproximadas

2) Análisis Racional usando propiedades estructurales y características de deformación de elementos resistentes en un análisis adecuadamente sustentado


ASCE 7-05 12.8.2.1Período Fundamental Aproximado

xa r nT C h=


ASCE 7-05 Tabla 12.8-2 Valores de Parámetros de Períodos Aproximados Ct and x

Tipo Estructural Ct xSistemas de pórticos de acero en los cuales los pórticos resisten el 100% de la fuerza sísmica requerida y no están encerrados por ni adheridos a un componente más rígido que pueda evitar que el marco se deflecte cuando es sujeto a fuerzas sísmicas

0.028(para SI: 0.068)

0.8

Sistemas de pórticos de concreto reforzado en los cuales los pórticos resisten el 100 % de la fuerza sísmica requerida y no están encerrados por ni adheridos a un componente más rígido que pueda evitar que el marco se deflectecuando está sujeto a fuerzas sísmicas

0.016(para SI: 0.044)

0.9


ASCE 7-05 Tabla 12.8-2 Valores de Parámetros de Períodos Aproximados Ct and x

Tipo Estructural Ct x

Pórticos de acero con arriostramientoexcéntrico

0.03(SI:

0.07)0.75

Todos los demás sistemas estructurales0.02(SI:

0.0055)0.75


Límite superior de T para “Análisis Racional”

Tabla 12.8-12 (ASCE 7-05)Coeficientes para el Límite Superior del Período Calculado

Aceleración Espectral de Diseño (SD1) Coeficiente Cu

≥0.40.30.20.150.1

≤ 0.05

1.41.41.51.61.71.7

Nota: para análisis de deriva, el límite superior de T calculado no aplica (Sección 12.8.6.2)


ASCE 7-05 12.8.3 Distribución Vertical de Fuerzas Sísmicas

1 para 0.5 s.2 para 2.5 s.

kx x

x ki i

w hF Vw h

k Tk T

=∑

= ≤= ≥


Distribución del Cortante Horizontal

Para diafragmas rígidos, el del cortante diseño sísmico por piso debe distribuirse a los diferentes elementos verticales del sistema sismo-resistente del piso en consideración basado en la rigidez lateral relativa de los elementos resistentes verticales y el diafragma.



98

xV

Torsión Accidental

En donde los diafragmas no sean flexibles, además del momento torsionante, el diseño debe incluir también el momento torsionante accidental obtenido suponiendo una excentricidad igual a un 5% de la dimensión en la dirección de la fuerzas aplicadas.



xV

Deriva de Entrepiso

1

factor de amplificación de la deflexión

x x a

x d xe E

d

C IC

δ δδ δ

−Δ = − ≤ Δ=

=


Deriva de Entrepiso Permitida (Δa)ASCE 7-05 Tabla 12.12-1

EdificaciónCategoría de Uso

I o II III IV

Edificios ≤ 4 pisos de altura; de otra cosa que no sea mampostería; Elementos no estructurales diseñados para acomodar la deriva de piso

0.025 hsx 0.020 hsx 0.015 hsx

Edificios de muros de cortante en voladizo de mampostería 0.010 hsx 0.010 hsx 0.010 hsx

Otros muros de cortante en mampostería 0.007 hsx 0.007 hsx 0.007 hsx

Todos los demás edificios 0.020 hsx 0.015 hsx 0.010 hsx

hsx = Altura del piso bajo el nivel x



103

Combinaciones de Carga

• Carga Básica

• Carga Especial

0.2E DSE Q S Dρ= ±

0 0.2m E DSE Q S D= Ω ±


Combinaciones de Carga•LRFD Básico1.2 D + 1.0 E + f1L + f2 S0.9 D + 1.0 E

•ASD Básico0.6 D + 0.7 E D + 0.7 E +L + (Lr or S or R)

•Especial1.2 D + f1 L + Em

0.9 D + Em

•ASD Básico AlternoD + L + S + E/1.40.9D + E/1.4


Sección 12.3.4.2Factor de Redundancia, ρ, para Categorías de

Diseño Sísmico de la D a la F

• Nuevas disposiciones de redundancia han sido adoptadas en el ASCE 7-05

• Falta de redundancia es …. cuando la falla de un componente causa la falla de todo el sistema

• La forma lógica de determinar la falta de redundancia consiste en corroborar si la falla resulta en una cantidad inaceptable de pérdida de resistencia por piso o en el desarrollo de una irregularidad torsional extrema.




En el ASCE 7-05, ρ = 1.0 o 1.3, dependiendo de si el elemento individual puede o no ser removido del sistema lateral de resistencia de fuerza sin causar que: – La estructura remanente sufra una reducción de la

resistencia de más de un 33 %, o– Se cree una irregularidad torsional extrema.




2ª condición para la cual ρ = 1.0:

Si la estructura es regular en planta y hay al menos 2 vanos del pórtico perimetral sismo-resistente a cada lado de la estructura en cada dirección ortogonal de cada piso resistiendo más del 35% del cortante basal.




• ρ= 1.0 para los siguientes:

1. Estructuras designadas como CDS B y C.2. Cálculo de deriva y efectos P-delta.3. Diseño de componentes no-estructurales.4. Diseño de estructuras no-habitables, no

similares a edificios.


Sección 12.3.4.2Factor de Redundancia, ρ, para

Categorías de Diseño Sísmico del D al F

• ρ= 1.0 para los siguientes:

5. Diseño de elementos colectores, empalmes y sus conexiones para los cuales se usen las combinaciones de carga con sobreresistencia.

6. Diseño de miembros o conexiones donde las combinaciones de carga con sobreresistencia son requisitos de diseño.

7. Cargas de diafragmas determinadas mediante la Ec. 12.10-1.

8. Estructuras con sistemas de amortiguamiento diseñados de acuerdo con el Capítulo 18.


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