LoserroresmscomunesenDiseoSsmicoSeptiembrede2015PorThomasF.Heausler,PE,SE,SECBEnlosartculos,Desempeo

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...YcmoevitarlosEsteartculoidentificaloserrorescomunesquelosingenierosestructuraleshacenquelahoraderealizareldiseossmicoyclculos.Laintencinesayudaralosingenierosaevitaresoserroresymalasaplicaciones.Esteartculoestescritoenformatodelistadecontroldetalmaneraqueuningenieropuedeverificarautoconocimientoadecuado,ascomolarevisindeltrabajodeotrosenunproyecto.Sebasaenel2012CdigoInternacionaldeConstruccin(IBC),laSociedadAmericanadeIngenierosCivilesASCE/SEI710,elAmericanConcreteInstituteACIde318a11,elInstitutoAmericanodeConstruccinenAceroAISCde36010,AISC34110,yotrasnormasvigentes.Parafacilitarlaidentificacin,lasseccionesquesehacereferenciaseindicanentreparntesisyserefierenaASCE/SEI710nmerosdeseccin,amenosqueseindiquelocontrario.

1)DiseoSsmicoCategoraACuandoenlacategoradediseossmico(COSUDE)A,noesnecesarioelusodecualquieradelasdisposicionesdelCaptulo12.Enlugardeello,seaplicanlasdisposicionesdeintegridadestructuralgeneralesdelaSeccin1.4.Tengaencuentaqueestasdisposicionesincluyenalgunascargasqueamenudopuedenserdescuidadaserrneamente.Lasfuerzaslateralesrequeridosincluyen1%decargamuerta,5%decargamuertamsvivoparaviga(cargaaxial)conexiones,yel20%delpesodelaparedparalasconexionesdepared.LoscomponentesnoestructuralesenlaCOSUDEAsonexentosdelosrequisitosdediseossmico.Vase[1,4],[11.4.1]y[11.7].

2)FactordeImportanciaElfactordeimportanciasebasaenlacategoraderiesgoydelaseguridaddelavidaasociada,peligroolanaturalezaesencialdelaestructura.Tanto[Tabla1.51]y[IBCTabla1604.5]debenserrevisados.UnedificiotpicoavecespuedeconvertirseenunI iguala1.25o1.5cuandolaocupacinousoseexpande.Algunosejemplossonrelativamentepequeasiglesias(enexpansinaunamayorocupacinde300)ounedificiodondesealmacenanmaterialespeligrosos.Cabesealarque,paraeldiseodeedificios,I =1.0,1.25,o1.5peroparaloscomponentesnoestructurales,que =1.0o1.5solamente[13.1.3],demaneraqueme noseaigualque puedesermenosdeloque Ver[11.5.1]y[Tabla1.52].

e

E

p

p e,yenalgunoscasosmep

e.

3)LoadPathcontinuaASCE/SEI07/10contienedisposicionesmuyespecficasparamuchoselementostalescomocolectores,conexiones,diafragmas,paredes,etc.Sinembargo,ademsdelosdetalles,serequierequeelingenieroparaproporcionarunarutadecargacontinuaparatodaslasfuerzasdeinerciadesuorigenalafundacin.Talestrayectoriasdecargadebencumplirconlarigidezrelativaylafuerzadeloselementosqueexistenenlaestructura.Ver[12.1.3].

4)FactorRElcoeficientedemodificacinderespuesta,R,espartedeunconceptoenelquesepuederealizarundiseoelstico,peroconladebidaconsideracindelsistemasobreresistenciayductilidadinherentealafuerzalateralresistir.Conelfindegarantizarlafiabilidad,muchosrequisitosseactivanconcadafactorR.LasTablas"R",[Tabla12.21]y[Tabla15,41,2],unalistadelosrequisitosquedetallancorrespondientes.Los"ataduras"puedenserextremadamenteimportante,especialmenteparalasestructurasdehormignquecaenbajoACI31811Captulo21yelaceroestructurasconRmayorque3(AISC341Ssmica).

5)Irregularidaddisparadores[Tabla12,31]y[Tabla12.32]describendiversasirregularidadeshorizontalesyverticales,respectivamente,quedesencadenandisposicionesespecficas.Cadaseccindereferenciadebeserrevisado.Disposicionesactivadasincluyenanlisismodal,anlisistridimensional,factorderedundancia,lafuerzadeamplificacin,amplificacindetorsinyfuerzaaumentacolector.Vase[12.3.2.1]y[12.3.2.2].

6)sobreresistenciaLavariable esunfactordeamplificacinaplicadoalasfuerzasenciertoselementosenlatrayectoriadecargassmica.Serequiereafindeevitaruneslabndbilseproduzcaantesdeladisipacindeenergaylaductilidadplenopotencialdelsistemaprimariodelafuerzalateralresistencia.Porejemplo,enunaceroarriostradosmarco,paraquelariostradiagonalparaproducirydisiparlaenergadeunamaneracontroladayfiable,todaslasotrasporcionesdelatrayectoriadecarga(porejemplo,conexiones,pernos,soldaduras,lasplacasderefuerzo,pernosdeanclaje,columnasycoleccionistas)tienenquesermsfuertequelafuerzaolafuerzamximaprevistaenelcors.Porlotanto,Ohmio combinacionesdeamplificacinydecargaseactivanespecficamenteparaesoselementos,enlasseccionesmencionadasacontinuacinyenlasnormasdematerialescomoAISC341hasta10yACI31811.Porejemplo,AISC34110establecequelasfuerzasdelospernosdeanclajedebenseramplificadaspor

Estoseaplicaatodoslosedificiosdeacero,dondeRessuperiora3,amenosquepuedaprobarlocontrarioatravsdeunanlisisavanzadoyriguroso.Ver[12.4],[12.2.5.2],[12.10.2.1],[12.3.3.3],[12.13.6.5]y[AISC341cuandoR>3,ACICaptulo21,ApndiceD,etc.].

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o

o

o,loqueestpicamente2,0o

mayor.

7)LaredundanciaRhoRhoesunfactorquepenalizaaestructurasquenotienenredundancia.Rhoesigualacualquierade1.0o1.3.Rhoesiguala1.0paraCOSUDEByC,paralosclculosdederiva,fuerzascomponentesnoestructurales,coleccionistas, combinacionesdecarga,ylosdiafragmas.Vase[12.3.4].

8)EfectodecargaverticalSsmicaE[12.4.2.2]requierequeunefectodecargaverticaliguala0,2s puedeaplicaralacargamuerta.Seaplicacomounajustedefactordecargamuertaypuedeactuarhaciaabajoohaciaarriba.Esaniveldediseoporresistencia,porloquepuedemultiplicarsepor0,7paraeldiseoportensionesadmisibles(ASD).LosvaloresdeI I RhoyRnoseaplicanaE

9)CombinacionesdeCargayDiseoadmisibleEstrs0.7EParacombinacionesdecargaASD[12.4.2.3],[12.4.2]seutilizaenlugarde[2.3.2]y[2.4.1].Fuerzasssmicassonaniveldefuerza,porloqueparalascombinacionesdeASD,utilice0.7E.LaE0.7seaplicaafuerzascomponentesnoestructurales(F Vase[13.3.1].

10)EfectosortogonalesFuerzasssmicasdebensercalculadosparacadaunadelasdosdireccionesortogonalesprimarios.Conelfindetenerencuentalosefectosdelasfuerzasssmicasenalgnngulodistintodeesasdosdirecciones,sedebenconsiderar"efectosortogonales".[12.5]requierequelosedificiosirregularesenCOSUDECycolumnasdelasesquinasdelaCOSUDED,E,yFseconsiderarnconel100%delasfuerzasenunadireccinmsel30%enelotro.CabesealarqueIEEE693(Equipoelctrico)seaplicaefectosortogonalesatodosloselementos,incluyendopernosdeanclajeesquina.

11)PesoSsmicaEfectiva[12.7.2]defineelpesossmicaefectiva,W.Aexcepcindecomosemencionaacontinuacin,cargavivanoestincluidoenlafuerzadeinerciasinembargo,lafuerzassmicasetardecombinconcargasmuertasyvivasenlascombinacionesdecarga.[12.7.2]estipulaqueWdebeincluirlassiguientesmasas:el25%dealmacenamientodecargaviva,cargadeparticinde10librasporpiecuadrado[4.3.2],pesodeoperacinindustrialycondicionesdesequilibradas,el20%delanievesiesmayorde30librasporpiecuadrado,ypesodejardineseneltecho.

12)DistribuirBaseShearsobreAlturaUnavezquelacizallabase,V,secalcula,debeserdistribuidosobrelaalturadelaestructura.Paraunedificiodeunasolaplanta,todoelcortantebasalseaplicaraen

o

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e, p, v.

p).

eltecho.Paralasestructurasdevariospisos,elcortantebasaldebeserdistribuidoacadaplanta,nosloenproporcinalamasadecadaplanta,sinotambinenproporcinaladistanciadelapistadelabase.Unadistribucintriangularderesultadosfuerzaparaedificiosregularesdevariospisos.Paralasestructurasdemasadistribuidacomopilasyvallasdemampostera,elcentroidedelacargadeberesultaren2/3delaalturaporencimadelabase,noendelaalturaoenelcentrodelagravedad.Vase[12.8.3].

13)ElanlisisdelespectroderespuestamodalCuandounaestructuratieneirregularidadesverticalesuhorizontalessignificativos,laecuacin[12,812](distribucindelafuerzatriangular)sevuelveimprecisa,yporlotantoserequiereunanlisisdeespectroderespuestamodal.Ver[12.6],[Tabla12,61]y[12.9].Elpropsitonoespararefinarlamagnituddelacizalladurabase,peroparallevaracabolosiguienteconmsprecisin:

1)Distribuircortantebasalmsdealtura.

2)Cuantificarlosefectosdetorsinhorizontal.

3)lacuentaparalosefectosdelmodomsaltos.

Tengaencuentaquelaentrada"NP"en[Tabla12,61]incluyemuchasirregularidadescomunes,incluyendoeltipo1ahorizontal,1by1atipovertical,1b,2y3,yporlotantounanlisismodalseactivaparaesasestructuras.

14)detorsinaccidentalAdemsdetorsininherente,latorsinaccidentalsedebeaplicar.Estoesparaevitartorsinresistirarreglosdbiles,ascomolacuentaparaladistribucininesperadadecargavivayrigidezinesperadodeloselementosestructuralesynoestructurales.Estadisposicinseaplicaaestructurasnodeconstruccin,ascomolosedificios.Paraedificiostorsinirregulares,laamplificacindelatorsinaccidentalpuedeserrequeridacomopor[12.8.4.3].Vase[12.8.4.2].

15)ComprobacindeladerivaLosresultadosdelanlisiselsticodebenseramplificadasporC parahacerdesviacionesesperadas.TengaencuentaqueC esunvalormuygrande,tpicamenteunfactordeaproximadamente4o5.LaderivaluegosedivideporI

HayquetenercuidadocuandoseutilizancombinacionesdecargaASDnoaplicarla0.7Ealaderivaclculos.Vase[12.8.6],[12,12],y[Tabla12,121].

16)FuerzasdediafragmaFuerzasdediafragmasdepisomsbajospuedensermsaltosquelosquese

d

d

e,

debidoalasderivaspermisiblesseorganizanenunatablaqueconsideracategoraderiesgo.

utilizanparalafuerzaderesistenciadelsistemalateral[Ecuacin12,812].Estoesdebidoalosefectosdelmodomsaltas(esdecir,losmodosdemsaltoqueelprimermodo)enlaquelospisosinferiorespuedenestaracelerandomsaltoquecalcula.TengaencuentaquelosmnimosFPXde[Ecuacin12,102]menudorigenparalasplantasinferiores.Ver[12.10.1.1].

17)LoscomponentesnoestructuralesLoscomponentesnoestructuralestambinpuedenexperimentarmayoresaceleracionesdebidoalosefectoslocalesdelmodomsaltas,ascomolaamplificacindelafuerzadentrodelelementonoestructuralens.Vase[Ecuacin13.3.1].Estructurasindustrialesamenudocuentanconfuerzasmuygrandes.Espocoprobablequelasfuerzasendosplantasdiferentesocurriranenelmismopuntoeneltiempo.Porlotanto,unmtododecontabilizacindelasfuerzasenunmodelodecomputadoraesevaluardoscondiciones.

1)Ejecutaruncasodecargaconelpesodelosequiposincluidosenelpesossmicodelsueloyelcortantebasal,V,distribuidosenlaalturacomopor[Ecuacin12,812].

2)Ejecutaruncasodecargaconslolafuerzacomponentenoestructuraldeunapiezadeequipo,ascomoparaverificarunarutadecargaadecuadaparaelsistemaverticaly/ofundacin.

TengaencuentaqueesnecesarioaplicarE paracargarcombinacionesconfuerzascomponentesnoestructurales.Elfactor noseaplicaaestetipodecombinacionesdecarga,exceptoenalgunosACI31811clculosApndiceD.Tengaencuentatambinquecuandoloscomponentesnoestructuralesponenmuygrandeesdecir,el25%omsdelamasatotalestructuraluego[15.3Aplicar]disposiciones.Paraestoscomponentespesados,larigidezydiseocoeficientesdetantoelcomponenteylaestructuraprimariadebenserconsideradosjuntosenunmodeloinformtico.

18)DiseodeparedLasconexionesalospanelesdeparedhechosdeunidadesdemamposteradehormignydehormign(CMU)hanactuadomalenterremotospasados.Lasecuacionesde[12.11.1]y[12.11.2.1]debeaplicarse,ascomoACI31811ApndiceDparaelanclaje.

19)FundacinLazosLazosdelaFundacinserequierencomopor[12.13.6.2]conelfindeasegurarqueelsistemadecimentacinactacomounaunidadintegral,nopermitiendounacolumnaoenlaparedparamoverdeformaapreciableconrespectoaotra.EstoseaplicaaacumularsegorrasenCOSUDEC,D,EyF,yseextendicimientosparaCOSUDEEyF.

v

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20)ReduccindelaFundacinvuelco[12.13.4]permiteunareduccindelaspresionesderodamientoenlainterfasesuelocimiento.Fuerzassepuedenreducirenun25%enreconocimientodequelaprimeradistribucindelafuerzatriangularmodoprobablementenoseproducirsinefectosmodomsaltasqueocurrenynegandoladireccindelprimermodo,loqueresultaenlareduccindelosmomentosmximosdevuelco.

21)FedeerratasLasASCE/SEI710yelIBC2012sitioswebtienenlaltimafedeerratasparaesosdocumentos.Entradassignificativasdebidasaerrorestipogrficosoconsecuenciasnodeseadasdelasrevisionessecorrigenenlafedeerratas.

22)IBCAnulacionesIBC2012contieneenmiendasaASCE/SEI710.Ver[IBC1613],[IBC1613,5]y[CaptulosIBC18a23].ASCE/SEI7estenunciclodeactualizacindeseisaos,yelIBCestenunciclodetresaos.CambiostcnicosalIBCamenudotienenqueseraprobadosantesdelafechadeemisin.Inevitablemente,lacoordinacinentreASCE7,IBCylasnormasmaterialesdereferencia(porejemplo,ACI,AISC,etc.)amenudoseproducenatravsdeerratas,suplementosoenmiendaspublicadosIBC.Esesencialparacomprobarsiestoscambiosperidicamente.Individualesgobiernosestatalesylocalestambinpuedenadoptarmodificacionesqueafectanaproyectosubicadosdentrodesujurisdiccin.

23)ASCE/SEI710TerceraimpresinSerecomiendaqueelhacerusodeusuariodelaASCE/SEI710ComentarioSeismicAmpliado,queproporciona135pginasdevaliosainformacindefondo.SeincorporaenlaterceraimpresindeASCE/SEI710solamente.

EstecomentariohasidodesarrolladoporelProgramadeReduccindeRiesgodeTerremoto/EdificioConsejoNacionaldeSeguridadSsmica/DisposicionesComitUpdate(NEHRP/BSSC/PUC)ydescribelasrazonesdelasdisposicionesindividualesdeASCE/SEI710.

ConclusinUnesfuerzoconcertadoparaevitarerroresesesencial.Loserrorespuedenserminimizadosmediantelaaplicacindeconocimientosyexperiencias.Esteartculoestdestinadoaayudareneseesfuerzo.Lalistaanteriordeloserrorescomunesfuedesarrolladoporelautordurantelasrevisionesfrecuentesdetrabajodeotrosingenieros.SebasaenlaexperienciadelautorynosedebeinterpretarcomoundocumentodeconsensoelaboradooendosadoporlaASCE/SEI710oNCSEASsmicaCommittees.

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