Diapositiva 1

IMPLICACIONES ECONÓMICAS DEL REGLAMENTO NSR-10
EN EL DISEÑO SÍSMICO DE EDIFICACIONES DE ACERO
Enfoque de la Presentación
• Visión general de consideraciones propias
del diseño Sismo Resistente.
• Disposiciones actuales, con referencia al
reglamento NSR-98 cuando sea el caso.
• Cómo impactan estos requerimientos en
los costos de las estructuras de acero.
CONTENIDO
•
•
•
•
¿CUÁL ES LA FILOSOFÍA DE LAS NORMAS?
¿A QUÉ CARGAS NOS ENFRENTAMOS?
¿CUÁL ES LA ESTRATEGIA DEL DISEÑO?
¿DE QUÉ DISPONEMOS PARA LOGRAR
NUESTRO OBJETIVO?
• FRENTES A CUIDAR
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
• Objeto del Reglamento
• Desempeño Objetivo
• Expectativas Razonables
• Grupos de Uso y Coeficientes de Importancia
• Diseño por Factores de Carga y de Resistencia vs.
Diseño por Esfuerzos Admisibles
¿CUÁL ES LA FILOSOFÍA
DE LAS NORMAS?
Objeto del Reglamento
• Reducir a un mínimo el riesgo de pérdida
de vidas humanas.
• Proteger en alguna medida el patrimonio
del Estado y de los ciudadanos.
Desempeño objetivo
Una edificación debe ser capaz de resistir,
además de las fuerzas que le impone su uso:
• temblores de poca intensidad sin daño,
• temblores moderados sin daño estructural, pero
aceptando algún daño en elementos no
estructurales, y
• un temblor fuerte con daños a elementos
estructurales y no estructurales, pero sin
colapso.
Desempeño objetivo
En NSR-10 los movimientos sísmicos de diseño
se mantienen en una probabilidad de 10% de ser
excedidos en un lapso de cincuenta años, lo cual
corresponde a un período de retorno T de 475
años.
Expectativas razonables
En el evento de un sismo fuerte, con movimientos
sísmicos del orden de los de diseño, las
edificaciones construidas cumpliendo con el
Reglamento podrán presentar daños estructurales
y daños no estructurales.
Aunque en principio estos daños deberán ser
reparables, en algunos casos la reparación no
será factible desde el punto de vista económico.
Grupos de Uso
Grupo
Descripción
IV
Edificaciones Indispensables
Deben funcionar durante y después de un sismo, y su operación no
puede trasladarse rápidamente a un lugar alterno. Entre otras:
• Hospitales, clínicas (cirugía, cuidados intensivos, urgencias)
• Aeropuertos, sistemas masivos de transporte, telecomunicaciones
• Refugios para emergencias
• Centrales de operación y control de servicios vitales
III
Edificaciones de atención a la comunidad, entre otras:
• Estaciones de bomberos, defensa civil, policía, fuerzas armadas
• Sedes de prevención y atención de desastres
• Centros de enseñanza
era Grupo II en NSR-98
Grupos de Uso
Grupo
Descripción
II
Estructuras de ocupación especial, entre otras:
• Más de 200 personas en un mismo salón
• Graderías al aire libre con capacidad para más de 2000 personas
• Almacenes y centros comerciales con más de 500 m2/piso
• Hospitales, clínicas, centros de salud no incluidos en Grupo IV
• Edificaciones donde residan o trabajen más de 3000 personas
• Edificios gubernamentales
I
Estructuras de ocupación normal
Coeficientes de importancia
Grupo
IV
III
II
I
NSR-98
NSR-10
1.30
1.20
1.10
1.00
1.50
1.25
1.10
1.00
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
RESISTENCIA NOMINAL Rn
Propiedades mecánicas del material.
Dimensiones de la sección transversal.
Esfuerzos residuales.
Desviaciones de rectitud.
Imperfecciones de construcción y
montaje.
Deterioro por corrosión.
Variaciones en procedimientos de
montaje.
Cambio de uso.
Simplificaciones del análisis.
Dimensiones de construcción.
Magnitud de las cargas.
EFECTO DE LAS CARGAS NOMINALES ∑Qi
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
Distribución de frecuencias para los efectos de las cargas (Q) y la Resistencia (R)
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
Distribución de frecuencias para pares Resistencia (R) - Carga (Q)
Condición “segura”:
R≥Q
 R/Q ≥ 1
 ln(R/Q) ≥ 0
Probabilidad
de falla
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
β: índice de seguridad
o índice de confiabilidad
Relación entre el valor medio
y la desviación estándar
para la distribución de
frecuencias de ln(R/Q)
Propiedades mecánicas del material.
Dimensiones de la sección
transversal.
Esfuerzos residuales.
Desviaciones de rectitud.
Imperfecciones de construcción y
montaje.
ΣγQ
Deterioro por corrosión.
Variaciones en procedimientos de
montaje.
Cambio de uso.
Simplificaciones del análisis.
Dimensiones de construcción.
Magnitud de las cargas.
EFECTO DE LAS CARGAS NOMINALES ∑Qi
DISEÑO POR FACTORES DE CARGA
Y DE RESISTENCIA (LRFD)
DISEÑO POR ESFUERZOS ADMISIBLES
(ASD)
RESISTENCIA NOMINAL Rn
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
Concepto de Factor de Seguridad en Diseño por
Esfuerzos Admisibles:
• Se aplica el mismo factor a la carga muerta y a la
carga viva
• Resulta una considerable variación en los valores de β
Ejemplo:
Para vigas en perfiles laminados compactos y fluencia en
miembros a tensión:
• β = 3.1 para L/D = 0.5
• β = 2.4 para L/D = 4.0
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
La variación en el índice de confiabilidad β inherente al
diseño por esfuerzos admisibles (ASD) se reduce
sustancialmente con el Diseño por Factores de
Carga y de Resistencia (LRFD) mediante la
definición de unos valores objetivo de β
y la selección de factores de carga y de resistencia
apropiados para obtener dichos valores.
SEGURIDAD ESTRUCTURAL
DISEÑO POR FACTORES DE CARGA Y DE RESISTENCIA
• LRFD calibrado a ASD para L/D = 3.0 para
flexión en vigas compactas y fluencia en
miembros a tensión
• Factor de reducción de resistencia para estos
estados límites:
φ = 0.90
• Valores de β implícitos:
β = 2.6 para miembros
β = 4.0 para conexiones
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
Al adoptarse el Diseño por Factores de Carga y
Resistencia como único método permitido, se
descarta la posibilidad de escoger “a
conveniencia” entre este método y el de los
Esfuerzos Admisibles.
Los resultados serán así más consistentes en
cuanto al nivel de confiabilidad.
Diseño por Factores de Carga y de Resistencia
vs. Diseño por Esfuerzos Admisibles
Para combinaciones de cargas gravitacionales, el
Diseño por Factores de Carga y Resistencia
requerirá elementos con resistencias nominales
mayores o menores que los que requeriría el
método de los Esfuerzos Permisibles según
que la relación entre la carga viva y la carga
muerta sea mayor o menor que 3.0.
Combinaciones de carga
NSR-98
NSR-10
1.4D
1.4D
1.2D+1.6L+0.5(Lr ó G)
1.2D+1.6L+0.5(Lr ó G ó Le)
1.2D+1.6(Lr ó G)+(0.5L ó 0.8W)
1.2D+1.6(Lr ó G ó Le)+(1.0L ó 0.5W)
1.2D+1.3W+0.5L+0.5(Lr ó G)
1.2D+1.0W+1.0L+0.5(Lr ó G ó Le)
1.2D+1.0E+(0.5L ó 0.2G)
1.2D+1.0E+1.0L
0.9D-1.3W
0.9D+1.0W
0.9D-1.0E
0.9D+1.0E
Adicionalmente aplicar las cargas T, F y H de manera que produzcan los
esfuerzos más críticos
• Los parámetros Aa y Av como descripción de los
movimientos sísmicos esperados.
• Zonas de amenaza sísmica
• Efecto del suelo subyacente
• Espectros de diseño
• Fuerzas sísmicas
¿A QUÉ CARGAS
NOS ENFRENTAMOS?
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
Los movimientos esperados del terreno, que
en las normas NSR-98 se describían
mediante el parámetro Aa, pasaron a
describirse usando los parámetros Aa y Av
en el Reglamento NSR-10.
¿cuál es el significado y las implicaciones
de este cambio?
Movimientos sísmicos
y espectros de diseño
MOVIMIENTOS DEL TERRENO
Representación
de los espectros
de respuesta de
velocidades,
aceleraciones y
desplazamientos
para un
amortiguamiento
del 5% del crítico
Velocidad Espectral Sv (cm/s)
Movimientos sísmicos
y espectros de diseño
Vte =
51.5
cm/s
Periodo Natural T (s)
Movimientos sísmicos
y espectros de diseño
En los espectros de respuesta:
• La aceleración espectral tiende a ser constante
en el rango de períodos cortos (0.1 a 0.5 s)
• La velocidad espectral tiende a ser constante en
el rango de períodos intermedios (entre 0.5 s y
2.5 s)
• El desplazamiento tiende a ser constante en el
rango de periodos largos
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
Esto permite que la complejidad del
movimiento del terreno en un evento
sísmico se puede describir, para efectos
de diseño, a través de dos parámetros
obtenidos de los espectros de respuesta.
Velocidad Espectral Sv (cm/s)
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
Sv
2.5
Vpe
Periodo Natural T (s)
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
Sa(g): promedio de la aceleración
amplificada por resonancia en el rango de
periodos entre 0.1 y 0.5 s
Sv (m/s): promedio de la velocidad
amplificada por resonancia en el rango de
periodos entre 0.9 y 1.1 s
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
Ape (g):aceleración pico efectiva, valor
representativo de las aceleraciones del
movimiento del terreno, sin amplificación
por resonancia, en el rango de periodos
cortos.
Ape= Sa/2.5
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
Vpe (m/s): velocidad pico efectiva, valor
representativo de las velocidades del
movimiento del terreno, sin amplificación
por resonancia, en el rango de periodos
intermedios.
Vpe= Sv/2.5
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
En NSR-10, el espectro de aceleraciones de diseño está
en términos de Aa y Av como valores representativos de
los movimientos del terreno:
Aa (g): corresponde a la aceleración pico efectiva
Aa = Ape
Av (g): coeficiente que corresponde a la velocidad pico
efectiva, Vpe, expresada en términos de aceleración
Av (g) = (4/3)Vpe
(Vpe en m/s)
Movimientos sísmicos y espectro de diseño
Mapas de valores de Aa y Av en NSR-10
Movimientos sísmicos y espectro de diseño
Aunque ya en el CCCSR-84 el espectro de
aceleraciones de diseño estaba definido
en términos de Aa y Av, para NSR-98 se
había suprimido la referencia al parámetro
Av por considerarse que los registros
disponibles en aquel momento no eran
suficientes para establecer la distinción
entre los dos parámetros.
Movimientos sísmicos y espectro de diseño
Gracias a la Red Sismológica Nacional,
adscrita a Ingeominas, se pasó de 11.008
eventos registrados en 1995 a 33.100
eventos a mayo de 2009.
Esta base permitió volver en NSR-10 a la
formulación con base en Aa y Av, con lo
cual se gana una mejor descripción de los
efectos de atenuación de las ondas
sísmicas en el territorio nacional.
Movimientos sísmicos
y espectro de diseño
El mejor conocimiento de la tectónica
nacional obtenido a través de las amplias
investigaciones adelantadas por varias
instituciones y universidades del país
permiten así hoy realizar diseños más
confiables.
Movimientos sísmicos y espectro de diseño
Mapas de valores de Aa en NSR-98 y NSR-10
Además de aparecer el nuevo mapa de
valores de Av, hay cambios en el mapa de
valores de Aa entre NSR-98 y NSR-10.
Movimientos sísmicos y espectro de diseño
Mapas de valores de Aa en NSR-98 y NSR-10
NSR-98
NSR-10
Movimientos sísmicos y espectro de diseño
Mapas de valores de Aa en NSR-98 y NSR-10
Cambio en valores de Aa para capitales de departamento:
Ciudad
NSR-98
NSR-10
Bogotá D.C
0.20
0.15
Cúcuta
0.30
0.35
Medellín
0.20
0.15
Montería
0.15
0.10
Neiva
0.30
0.25
Pasto
0.30
0.25
Quibdó
0.30
0.35
Riohacha
0.15
0.10
San José del Guaviare
0.10
0.05
Sincelejo
0.15
0.10
Villavicencio
0.30
0.35
Yopal
0.20
0.30
Zonas de Amenaza Sísmica
NSR-98
NSR-10
Zonas de Amenaza Sísmica
La zona de amenaza sísmica en la cual se
encuentra la estructura determina de la
capacidad de disipación de energía requerida
Efecto del suelo subyacente
Definición de Perfiles de Suelo NSR-10
Efecto del suelo subyacente
Coeficientes Fa y Fv en NSR-10
Efecto del suelo subyacente
Coeficientes por efecto del suelo según NSR-98 y NSR_10
S = 1.3
NSR-10
Suelo S3
S = 1.2
Suelo S2
S = 1.0
Suelo S1
NSR-98
Suelo
Fa
Fv
A
0.8
0.8
B
1.0
1.0
C
1.0 a 1.2
1.3 a 1.7
D
1.0 a 1.6
1.5 a 2.4
E
0.9 a 2.5
2.4 a 3.5
Espectros de Diseño
Espectro elástico de aceleraciones de Diseño – NSR-10
Espectros de Diseño
Espectros de Diseño
Espectro elástico de aceleraciones de Diseño – NSR-98
Espectros de Diseño
Espectros de Diseño
Espectros de Diseño
Espectros de Diseño
Fuerzas sísmicas
Vs = Sa.g.M
¿CUÁL ES LA ESTRATEGIA
DEL DISEÑO?
Requisitos generales
del diseño Sismo Resistente
Como principio general, se busca sacar provecho
de la gran ductilidad del acero.
Requisitos generales
del diseño Sismo Resistente
Respuesta en el rango elástico
Requisitos generales
del diseño Sismo Resistente
Respuesta en el rango inelástico
Requisitos generales
del diseño Sismo Resistente
En general, se prefieren sistemas capaces de
soportar múltiples ciclos de carga, con una
respuesta controlada, antes que sistemas de
gran resistencia.
Requisitos generales
del diseño Sismo Resistente
Esto permite diseñar las estructuras con base en unas
fuerzas sísmicas reducidas:
E = Fs/R
donde:
R = φa.φp.φr.Ro
es el coeficiente de capacidad de disipación de energía.
Ro, el coeficiente de capacidad de disipación de energía
básico, depende del sistema de resistencia a cargas
sísmicas, y los coeficientes φa, φp y φr corresponden a
condiciones que “castigan” dicha capacidad.
Requisitos generales
del diseño Sismo Resistente
Esta estrategia de diseño plantea los siguientes pasos:
• Incluir en la estructura un sistema de resistencia a cargas
sísmicas bien definido
• Seleccionar un eslabón dúctil (“mecanismo”, “fusible”) en el
SRCS
• Dimensionar el eslabón dúctil para las fuerzas sísmicas
reducidas
• Detallar el eslabón dúctil de manera que sea capaz de resistir
varios ciclos de carga inelástica
• Dimensionar los restantes elementos del SRCS para que
trabajen en el rango elástico
• Detallar el resto de la estructura para que mantenga su
integridad bajo los desplazamientos laterales esperados
• Sistemas de Resistencia a Cargas Sísmicas
• Alternativas para el Análisis
• Uso de aisladores en la base
y disipadores de energía
¿DE QUÉ DISPONEMOS PARA
LOGRAR NUESTRO OBJETIVO?
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
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•
•
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•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
PÓRTICOS RESISTENTES
A MOMENTO (PRM)
• Se caracterizan por su gran
ductilidad.
• El comportamiento inelástico
resulta de la formación de
articulaciones plásticas.
PÓRTICOS RESISTENTES
A MOMENTO (PRM)
Rótulas plásticas en las vigas (por flexión)
En las vigas y en las bases y extremos
En las vigas
superiores de las columnas
y en las bases de las columnas
PORTICOS RESISTENTES
A MOMENTO (PRM)
Rótulas plásticas en las zonas de panel (por Cortante)
PORTICOS RESISTENTES
A MOMENTO (PRM)
Rótulas plástica en las columnas (por M y Paxial)
¡INESTABILIDAD!
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
PORTICOS
CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
NSR-10
• En el tramo central de la viga (segmento especial)
se alcanzan deformaciones inelásticas significativas.
• Las columnas y los tramos de viga por fuera del SE
deben mantenerse en el rango elástico.
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
PORTICOS ARRIOSTRADOS
CONCENTRICAMENTE (PAC)
Mecanismo de fluencia
Ventajas:
- gran rigidez
Desventajas: - menos dúctiles que otros sistemas
- condiciones funcionales
PORTICOS ARRIOSTRADOS
CONCENTRICAMENTE (PAC)
Tipos de Diagonalado
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
PORTICOS ARRIOSTRADOS
EXCENTRICAMENTE (PAE)
Mecanismo de Fluencia
La energía sísmica inducida se disipa a través de
la deformación inelástica del vínculo,
por efecto de los esfuerzos de cortante o de flexión.
PORTICOS ARRIOSTRADOS
EXCENTRICAMENTE (PAE)
Tipos de Diagonalado
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
PORTICOS ARRIOSTRADOS
RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO
(PAPR)
Con riostra en perfil tubular
PORTICOS ARRIOSTRADOS
RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO
(PAPR)
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
MUROS DE CORTANTE
DE ACERO(MCA)
MUROS DE CORTANTE
DE ACERO (MCA)
Desarrollo de
diagonales
Pandeo por cortante
Flexion del portico
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
SISTEMA DE COLUMNAS
EN VOLADIZO
SISTEMAS DE RESISTENCIA
A CARGAS SÍSMICAS
•
•
•
•
•
•
•
•
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)
PORTICOS CON CERCHAS DÚCTILES (PCD)
PORTICOS ARRIOSTRADOS CONCÉNTRICAMENTE (PAC)
PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCÉNTRICAMENTE (PAE)
PORTICOS ARRIOSTRADOS DE PANDEO RESTRINGIDO (PAPR)
MUROS DE CORTANTE DE ACERO (MCA-DES)
SISTEMAS DE COLUMNAS EN VOLADIZO (SCV)
SISTEMAS COMPUESTOS
CONSTRUCCIÓN COMPUESTA
Sistemas constructivos
Conexión a cortante de viga de acero
a muro en concreto reforzado
CONSTRUCCIÓN COMPUESTA
Sistemas constructivos
Conexión a momento de viga de acero
a columna de concreto reforzado
CONSTRUCCIÓN COMPUESTA
Sistemas constructivos
Conexión parcialmente
restringida en construcción
compuesta
CONSTRUCCIÓN COMPUESTA
Sistemas constructivos
Conexión a momento de columna en perfil de acero
embebido en concreto a viga de acero
CONSTRUCCIÓN COMPUESTA
Sistemas constructivos
Conexión a momento de columna en tubo relleno de
concreto a viga de acero
ALTERNATIVAS
PARA EL ANÁLISIS
•
MÉTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE
•
MÉTODO DEL ANÁLISIS DINÁMICO ELÁSTICO : con requisitos
actualizados para tener en cuenta los avances tecnológicos en la
computación.
•
MÉTODO DEL ANÁLISIS DINÁMICO INELÁSTICO
•
MÉTODO DEL ANÁLISIS NO LINEAL ESTÁTICO DE PLASTIFICACIÓN
PROGRESIVA: nuevo en NSR-10, introduce los requisitos del análisis
“push-over”.
AISLADORES EN LA BASE
Y DISIPADORES DE ENERGÍA
En el Reglamento NSR-10 se permite el uso de aisladores
en la base (A.3.8) y disipadores de energía (A.3.9) y se
establecen las condiciones para uso, haciendo referencia
a los estándares internacionales aplicables y exigiendo
una supervisión técnica permanente.
• Seis condiciones que se deben garantizar
• Consideraciones especiales para las conexiones
• Zonas protegidas
FRENTES A CUIDAR
Condiciones
que se deben garantizar
•
•
•
•
•
•
RUTA (continuidad)
RIGIDEZ
RESISTENCIA
REGULARIDAD
REDUNDANCIA
MECANISMOS DE FLUENCIA
RUTA (Continuidad)
NSR-10 A.3.1.5:
“Las fuerzas deben transmitirse desde su
punto de aplicación hasta su punto final de
resistencia. Por lo tanto debe proveerse
una trayectoria o trayectorias continuas,
con suficiente resistencia y rigidez para
garantizar el adecuado traspaso de las
fuerzas.”
RUTA (Continuidad)
RIGIDEZ
RIGIDEZ
RESISTENCIA
• El elemento dúctil (p. ej. una riostra) debe ser el más
débil sobre la trayectoria de carga. Para garantizar ésto
la resistencia requerida de la conexión debe calcularse a
partir de la “resistencia esperada” de la riostra.
Esfuerzo de fluencia esperado = RyFy
Resistencia a la rotura esperada = RtFu
RESISTENCIA
RESISTENCIA
• Según el sistema de resistencia sísmica
se requerirá que algunos miembros
cumplan requisitos de:
– ductilidad moderada, o
– ductilidad alta
En ambos casos se establecen requisitos
especiales de arriostramiento y límites b/t.
RESISTENCIA
• Valores límite más estrechos que los de F.2
para las relaciones b/t en los miembros.
Ejemplo:
RESISTENCIA
Requisitos especiales para las soldaduras:
• Soldaduras de demanda crítica
RESISTENCIA
• En NSR-10 se requiere que, según el
SRCS y el grado de disipación de energía,
los elementos frágiles o las conexiones
entre elementos se diseñen para unas
fuerzas sísmicas amplificadas por el
coeficiente de sobrerresistencia Ω0.
REGULARIDAD
ϕp = 0,8
ϕp = 0,9
ϕa = 0,8
ϕa = 0,9
REDUNDANCIA
El “coeficiente de ausencia de redundancia”
castiga el hecho de que la estructura no
tenga trayectorias alternas para las cargas
en caso de falla de un miembro.
MECANISMO DÚCTIL
Pórtico arriostrado excéntricamente
con riostra en perfil tubular
MECANISMO DÚCTIL
Conexión vínculo-columna, con refuerzo,
en pórticos arriostrados excéntricamente
Consideraciones especiales:
CONEXIONES
El comportamiento de las conexiones es
generalmente frágil, por lo cual deben tener mayor
resistencia que los miembros conectados.
Consideraciones especiales:
CONEXIONES
• Todos los pernos del SRCS deben ser de alta
resistencia.
• Todos los pernos deben instalarse
completamente tensionados.
• Todas las superficies deben prepararse como
en juntas de deslizamiento crítico, clase A
Excepción:
– Placas de extremo
– Transferencia de cargas por tensión en los pernos o
por compresión en las placas, no por cortante.
Consideraciones especiales:
CONEXIONES
Pórtico arriostrado concéntricamente
Conexión de la riostra a la platina de conexión
para la condición de pandeo del arriostramiento por fuera del
plano
Consideraciones Especiales:
ZONA PROTEGIDA
Zona protegida: sector del miembro donde se establecen
limitaciones para la ubicación de accesorios y la fabricación
Consideraciones Especiales:
ZONA PROTEGIDA
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
• El impacto económico de las normas sismorresistentes no puede
verse solamente como un mayor costo inicial, sino considerando el
riesgo de futuros daños o aún de un evento catastrófico y sus
implicaciones.
• El paso de algunas edificaciones del Grupo de uso II al Grupo III, y
el aumento de los coeficientes de importancia para estos dos
grupos, se traduce en mayores fuerzas de diseño y mayores costos.
CONCLUSIONES
• Para los valores usados en los espectros mostrados como ejemplo,
con Aa igual a 0.20 y 0.15 en NSR-98 y NSR-10 respectivamente, y
Av igual a 0.20, el efecto conjunto de estos valores, de la nueva
clasificación de los suelos, de las nuevas ecuaciones y de las
propiedades dinámicas de la estructura resulta generalmente en
mayores valores de las fuerzas sísmicas bajo NSR-10.
• Esta relación puede modificarse según haya cambiado el valor de
Aa, según la relación entre los valores de Av y Aa o cuando la nueva
clasificación del suelo pueda corresponder a uno u otro perfil.
• La experiencia adquirida a nivel mundial en los últimos años se ha
traducido generalmente en requisitos más estrictos de análisis y
detallado.
CONCLUSIONES
• La amplia gama de sistemas estructurales hoy considerados por las
normas permite considerar distintas opciones para disminuir el
impacto en los costos.
• El menú más amplio de materiales disponibles hoy permite hacer un
uso más eficiente de ellos y disminuir los costos.
• Las herramientas de análisis hoy disponibles y consideradas en las
normas permiten tomar decisiones sobre bases mucho más
confiables y optimizar los diseños.
• Se dispone de la posibilidad de recurrir a las técnicas más
modernas como son los aisladores en la base y los disipadores de
energía.
¡Muchas gracias!
MAURICIO J. CASTRO
Ingeniero Civil, Universidad del Cauca
M.Sc. Rensselaer Polytechnic Institute
Industrias Ceno S.A.
Escuela de Ingeniería de Antioquia