Artículo
1 Nomenclatura
Para efectos de la presente norma, se consideran las
siguientes nomenclaturas:
C Coeficiente
de amplificación sísmica
CT Coeficiente
para estimar el periodo predominante de un edificio
Di Desplazamiento
elástico lateral del nivel “i” relativo al suelo
e Excentricidad
accidental
Fa Fuerza
horizontal en la azotea
Fi Fuerza
horizontal en el nivel “i”
g Aceleración
de la gravedad
hi Altura del
nivel “i” con relación al nivel del terreno
hei Altura
del entrepiso “i”
hn Altura
total de la edificación en metros
Mti Momento
torsor accidental en el nivel “i“
m Número de
modos usados en la combinación modal
n Número de
pisos del edificio
Ni Sumatoria
de los pesos sobre el nivel “i”
P Peso total
de la edificación
Pi Peso
del nivel “i”
R Coeficiente
de reducción de solicitaciones sísmicas
r Respuesta
estructural máxima elástica esperada
ri Respuestas
elásticas correspondientes al modo “ï”
S Factor de
suelo
Sa Aceleración
espectral
T Periodo fundamental de la estructura para el análisis
estático o periodo de un modo en el análisis dinámico
TP Periodo
que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo.
U Factor
de uso e importancia
V Fuerza
cortante en la base de la estructura
Vi Fuerza
cortante en el entrepiso “i”
Z Factor de
zona
Q Coeficiente
de estabilidad para efecto P-delta global
Di Desplazamiento
relativo del entrepiso “i”
Esta
Norma establece las condiciones mínimas para que las edificaciones diseñadas
según sus requerimientos tengan un comportamiento sísmico acorde con los
principios señalados en el Artículo 3.
Se
aplica al diseño de todas las edificaciones nuevas, a la evaluación y
reforzamiento de las existentes y a la reparación de las que resultaren dañadas
por la acción de los sismos.
Para
el caso de estructuras especiales tales
como reservorios, tanques, silos, puentes, torres de transmisión, muelles,
estructuras hidráulicas, plantas nucleares y todas aquellas cuyo comportamiento
difiera del de las edificaciones, se
requieren consideraciones adicionales que complementen las exigencias aplicables
de la presente Norma.
Además de lo indicado en esta Norma, se deberá tomar
medidas de prevención contra los desastres que puedan producirse como
consecuencia del movimiento sísmico: fuego, fuga de materiales peligrosos,
deslizamiento masivo de tierras u otros.
La filosofía del diseño sismorresistente consiste en:
a.
Evitar pérdidas de vidas
b.
Asegurar la continuidad de los servicios básicos
c.
Minimizar los daños a la propiedad.
Se reconoce que dar protección completa frente a todos
los sismos no es técnica ni económicamente factible para la mayoría de las
estructuras. En concordancia con tal
filosofía se establecen en esta Norma los siguientes principios para el diseño:
a.
La estructura no debería colapsar, ni causar daños graves a las personas
debido a movimientos sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.
b. La estructura debería soportar
movimientos sísmicos moderados, que puedan ocurrir en el sitio durante su vida
de servicio, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables.
Los
planos, memoria descriptiva y especificaciones técnicas del proyecto
estructural, deberán llevar la firma de un ingeniero civil colegiado, quien
será el único autorizado para aprobar cualquier modificación a los mismos.
Los
planos del proyecto estructural deberán contener como mínimo la siguiente información:
a.
Sistema estructural sismorresistente
b.
Parámetros para definir la fuerza sísmica o el espectro de diseño.
c.
Desplazamiento máximo del último nivel y el máximo desplazamiento
relativo de entrepiso.
Para
su revisión y aprobación por la autoridad competente, los proyectos de
edificaciones con más de 70 m de altura deberán estar respaldados con una
memoria de datos y cálculos justificativos.
El
empleo de materiales, sistemas
estructurales y métodos constructivos diferentes a los indicados en esta Norma,
deberá ser aprobado por la autoridad
competente nombrada por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento y
debe cumplir con lo establecido en este artículo y demostrar que la alternativa
propuesta produce adecuados resultados de rigidez, resistencia sísmica y
durabilidad.
El
territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se muestra en la
Figura N° 1. La zonificación propuesta
se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las
características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos
con la distancia epicentral, así como en información neotectónica. En el Anexo
N° 1 se indican las provincias que corresponden a cada zona.
FIGURA N° 1
A
cada zona se asigna un factor Z
según se indica en la Tabla N°1.
Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10 % de
ser excedida en 50 años.
|
Tabla
N°1
FACTORES
DE ZONA
|
|
ZONA
|
Z
|
|
3
|
0,4
|
|
2
|
0,3
|
|
1
|
0,15
|
a. Microzonificación Sísmica
Son estudios multidisciplinarios, que investigan los
efectos de sismos y fenómenos asociados como licuefacción de suelos,
deslizamientos, tsunamis y otros, sobre el área de interés. Los
estudios suministran información sobre la posible modificación de las
acciones sísmicas por causa de las condiciones locales y otros fenómenos naturales, así como las limitaciones y
exigencias que como consecuencia de los estudios se considere para el diseño y construcción de
edificaciones y otras obras.
Será requisito la realización de los estudios de
microzonificación en los siguientes casos:
-
Áreas de expansión de ciudades.
-
Complejos industriales o similares.
-
Reconstrucción de áreas urbanas destruidas por sismos y fenómenos asociados.
Los resultados de estudios de microzonificación serán
aprobados por la autoridad competente, que puede solicitar informaciones o
justificaciones complementarias en caso lo considere necesario.
b. Estudios de Sitio
Son estudios similares a los de microzonificación, aunque
no necesariamente en toda su extensión. Estos estudios están limitados al lugar
del proyecto y suministran información sobre la posible modificación de las
acciones sísmicas y otros fenómenos naturales por las condiciones locales. Su
objetivo principal es determinar los parámetros de diseño.
No se considerarán parámetros de diseño inferiores a los
indicados en esta Norma.
Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se
clasifican tomando en cuenta las
propiedades mecánicas del suelo,
el espesor del estrato, el período fundamental de vibración y la
velocidad de propagación de las ondas de corte.
Los tipos de perfiles de suelos son cuatro:
a.
Perfil tipo S1: Roca o suelos muy rígidos.
A
este tipo corresponden las rocas y los suelos muy rígidos con velocidades de
propagación de onda de corte similar al de una roca, en los que el período
fundamental para vibraciones de baja amplitud no excede de 0,25 s, incluyéndose
los casos en los que se cimienta sobre:
-
Roca
sana o parcialmente alterada, con una resistencia a la compresión no
confinada mayor o igual
que 500 kPa (5 kg/cm2).
-
Grava
arenosa densa.
-
Estrato de no
más de 20 m de material cohesivo muy rígido, con una resistencia al corte en
condiciones no drenadas superior a 100 kPa (1 kg/cm2), sobre roca u
otro material con velocidad de onda de corte similar al de una roca.
-
Estrato de no
más de 20 m de arena muy densa con N > 30, sobre roca u otro material con velocidad
de onda de corte similar al de una roca.
b.
Perfil tipo S2: Suelos intermedios.
Se
clasifican como de este tipo los sitios con características intermedias entre
las indicadas para los perfiles S1 y S3.
c. Perfil tipo S3:
Suelos flexibles o con estratos de gran espesor.
Corresponden
a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el
período fundamental, para vibraciones de baja amplitud, es mayor que 0,6 s,
incluyéndose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excede los valores siguientes:
Suelos
Cohesivos
|
Resistencia al Corte típica en condición no drenada
(kPa)
|
Espesor del estrato (m) (*)
|
|
Blandos
Medianamente compactos
Compactos
Muy compactos
|
<
25
25
- 50
50 -
100
100 -
200
|
20
25
40
60
|
|
Suelos
Granulares
|
Valores N típicos en ensayos
De penetración estándar (SPT)
|
Espesor del
estrato (m) (*)
|
|
Sueltos
Medianamente densos
Densos
|
4 - 10
10 - 30
Mayor que 30
|
40
45
100
|
(*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca.
d.
Perfil Tipo S4: Condiciones excepcionales.
A
este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde
las condiciones geológicas y/o topográficas sean particularmente desfavorables.
Deberá
considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales,
utilizándose los correspondientes valores de Tp y del factor de
amplificación del suelo S, dados en la Tabla Nº2.
En
los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se podrán usar
los valores correspondientes al perfil tipo S3. Sólo será necesario
considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios geotécnicos así lo
determinen.
|
Tabla Nº2
Parámetros del Suelo
|
|
Tipo
|
Descripción
|
Tp (s)
|
S
|
|
S1
|
Roca o suelos muy rígidos
|
0,4
|
1,0
|
|
S2
|
Suelos intermedios
|
0,6
|
1,2
|
|
S3
|
Suelos flexibles o con estratos de gran espesor
|
0,9
|
1,4
|
|
S4
|
Condiciones excepcionales
|
*
|
*
|
(*)
Los valores de Tp y S para este caso serán establecidos por
el especialista, pero en ningún caso serán menores que los especificados para
el perfil tipo S3.
De acuerdo a las características de sitio, se define el
factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión:
; C£2,5
T es el periodo según se define en el Artículo 17 (17.2) ó
en el Artículo 18 (18.2 a)
Este coeficiente se interpreta como el factor de
amplificación de la respuesta estructural respecto de la aceleración en el
suelo.
Toda
edificación y cada una de sus partes serán diseñadas y construidas para
resistir las solicitaciones sísmicas determinadas en la forma prescrita en esta
Norma.
Deberá considerarse el posible efecto de los elementos no
estructurales en el comportamiento sísmico de la estructura. El análisis, el
detallado del refuerzo y anclaje deberá hacerse acorde con esta consideración.
Para estructuras regulares, el análisis podrá hacerse
considerando que el total de la fuerza sísmica actúa independientemente en dos
direcciones ortogonales. Para estructuras irregulares deberá suponerse que la
acción sísmica ocurre en la dirección que resulte más desfavorable para el
diseño de cada elemento o componente en estudio.
Se considera que la fuerza sísmica vertical
actúa en los elementos simultáneamente con la fuerza sísmica horizontal y en el
sentido más desfavorable para el análisis.
No es necesario considerar simultáneamente los efectos de
sismo y viento.
Cuando sobre un sólo
elemento de la estructura, muro o pórtico, actúa una fuerza de 30 % o más del
total de la fuerza cortante horizontal
en cualquier entrepiso, dicho elemento deberá diseñarse para el 125 % de dicha
fuerza.
El comportamiento sísmico de las edificaciones mejora
cuando se observan las siguientes condiciones:
-
Simetría,
tanto en la distribución de masas como en las rigideces.
-
Peso mínimo,
especialmente en los pisos altos.
-
Selección y
uso adecuado de los materiales de construcción.
-
Resistencia
adecuada.
-
Continuidad en
la estructura, tanto en planta como en elevación.
-
Ductilidad.
-
Deformación
limitada.
-
Inclusión de
líneas sucesivas de resistencia.
-
Consideración
de las condiciones locales.
-
Buena práctica
constructiva e inspección estructural rigurosa.
Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las
categorías indicadas en la Tabla N° 3. El coeficiente de uso e importancia
(U), definido en la Tabla N° 3 se usará
según la clasificación que se haga.
|
Tabla N° 3
CATEGORÍA DE LAS
EDIFICACIONES
|
|
CATEGORÍA
|
DESCRIPCIÓN
|
FACTOR U
|
|
A
Edificaciones Esenciales
|
Edificaciones esenciales cuya función no
debería interrumpirse inmediatamente después que ocurra un sismo, como
hospitales, centrales de comunicaciones, cuarteles de bomberos y policía,
subestaciones eléctricas, reservorios de agua. Centros educativos y
edificaciones que puedan servir de refugio después de un desastre.
También se incluyen edificaciones cuyo colapso
puede representar un riesgo adicional, como grandes hornos, depósitos de materiales
inflamables o tóxicos.
|
1,5
|
|
B
Edificaciones Importantes
|
Edificaciones donde se reúnen gran cantidad
de personas como teatros, estadios, centros comerciales, establecimientos penitenciarios,
o que guardan patrimonios valiosos como museos, bibliotecas y archivos especiales.
También se considerarán depósitos de granos
y otros almacenes importantes para el abastecimiento
|
1,3
|
|
C
Edificaciones Comunes
|
Edificaciones comunes, cuya falla
ocasionaría pérdidas de cuantía intermedia como viviendas, oficinas, hoteles,
restaurantes, depósitos e instalaciones industriales cuya falla no acarree
peligros adicionales de incendios, fugas de contaminantes, etc.
|
1,0
|
|
D
Edificaciones Menores
|
Edificaciones cuyas fallas causan
pérdidas de menor cuantía y normalmente la probabilidad de causar víctimas es
baja, como cercos de menos de 1,50m de altura, depósitos temporales, pequeñas
viviendas temporales y construcciones similares.
|
(*)
|
(*) En
estas edificaciones, a criterio del proyectista, se podrá omitir el análisis por fuerzas sísmicas, pero
deberá proveerse de la resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales.
Las estructuras deben ser clasificadas como regulares o
irregulares con el fin de determinar el procedimiento adecuado de análisis y
los valores apropiados del factor de reducción de fuerza sísmica (Tabla N° 6).
a. Estructuras Regulares. Son las que no
tienen discontinuidades significativas horizontales o verticales en su configuración
resistente a cargas laterales.
b. Estructuras Irregulares. Se definen como estructuras irregulares
aquellas que presentan una o más de las características indicadas en la Tabla
N° 4 o Tabla N° 5.
|
Tabla N° 4
IRREGULARIDADES
ESTRUCTURALES EN ALTURA
|
|
Irregularidades de Rigidez – Piso blando
En cada dirección la suma de las áreas
de las secciones transversales de los elementos verticales resistentes al
corte en un entrepiso, columnas y muros, es menor que 85 % de la
correspondiente suma para el entrepiso superior, o es menor que 90 % del
promedio para los 3 pisos superiores.
No es aplicable en sótanos. Para pisos de altura diferente multiplicar
los valores anteriores por (hi/hd) donde hd
es altura diferente de piso y hi es la altura típica de piso.
|
|
Irregularidad de Masa
Se considera que existe irregularidad de
masa, cuando la masa de un piso es mayor que el 150% de la masa de un piso
adyacente. No es aplicable en azoteas
|
|
Irregularidad Geométrica Vertical
La dimensión en planta de la estructura
resistente a cargas laterales es mayor que 130% de la correspondiente
dimensión en un piso adyacente. No es
aplicable en azoteas ni en sótanos.
|
|
Discontinuidad en los Sistemas
Resistentes.
Desalineamiento de elementos verticales,
tanto por un cambio de orientación, como por un desplazamiento de magnitud
mayor que la dimensión del elemento.
|
|
Tabla N° 5
IRREGULARIDADES
ESTRUCTURALES EN PLANTA
|
|
Irregularidad Torsional
Se considerará sólo en edificios con
diafragmas rígidos en los que el desplazamiento promedio de algún entrepiso exceda
del 50% del máximo permisible indicado en la Tabla N°8 del Artículo 15
(15.1).
En cualquiera de las direcciones de
análisis, el desplazamiento relativo máximo entre dos pisos consecutivos, en
un extremo del edificio, es mayor que 1,3 veces el promedio de este
desplazamiento relativo máximo con el desplazamiento relativo que
simultáneamente se obtiene en el extremo opuesto.
|
|
Esquinas Entrantes
La configuración en planta y el sistema
resistente de la estructura, tienen esquinas entrantes, cuyas dimensiones en
ambas direcciones, son mayores que el 20 % de la correspondiente dimensión
total en planta.
|
|
Discontinuidad del Diafragma
Diafragma con discontinuidades abruptas
o variaciones en rigidez, incluyendo áreas abiertas mayores a 50% del área
bruta del diafragma.
|
Los sistemas estructurales se clasificarán según los
materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente predominante
en cada dirección tal como se indica en la Tabla N°6.
Según la clasificación que se haga de una edificación se
usará un coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R). Para el diseño por resistencia última las fuerzas sísmicas internas deben combinarse con
factores de carga unitarios. En caso contrario podrá usarse como (R) los
valores establecidos en Tabla N°6 previa multiplicación por el factor de carga
de sismo correspondiente.
Tabla N° 6
SISTEMAS
ESTRUCTURALES
|
|
Sistema
Estructural
|
Coeficiente
de Reducción, R
Para
estructuras regulares (*) (**)
|
|
Acero
Pórticos
dúctiles con uniones resistentes a momentos.
Otras estructuras de acero.
Arriostres
Excéntricos
Arriostres
en Cruz
|
9,5
6,5
6,0
|
|
Concreto Armado
Pórticos(1).
Dual(2).
De
muros estructurales (3).
Muros
de ductilidad limitada (4).
|
8
7
6
4
|
|
Albañilería Armada o Confinada(5).
|
3
|
|
Madera (Por esfuerzos admisibles)
|
7
|
1.
Por lo menos el 80% del cortante en la
base actúa sobre las columnas de los
pórticos que cumplan los requisitos de la NTE E.060 Concreto Armado. En caso se tengan muros estructurales, éstos
deberán diseñarse para resistir una fracción de la acción sísmica total de
acuerdo con su rigidez.
2.
Las acciones sísmicas son resistidas por
una combinación de pórticos y muros estructurales. Los pórticos deberán ser
diseñados para tomar por lo menos 25% del cortante en la base. Los muros
estructurales serán diseñados para las fuerzas obtenidas del análisis según
Artículo 16 (16.2)
3.
Sistema en el que la resistencia sísmica
está dada predominantemente por muros estructurales sobre los que actúa por lo
menos el 80% del cortante en la base.
4.
Edificación de baja altura con alta
densidad de muros de ductilidad limitada.
5.
Para diseño por esfuerzos admisibles el
valor de R será 6
(*) Estos
coeficientes se aplicarán únicamente a
estructuras en las que los elementos verticales y horizontales permitan la
disipación de la energía manteniendo la estabilidad de la estructura. No se
aplican a estructuras tipo péndulo invertido.
(**) Para
estructuras irregulares, los valores de R deben ser tomados como ¾ de los anotados en la Tabla.
Para
construcciones de tierra referirse a la NTE E.080 Adobe. Este tipo de
construcciones no se recomienda en suelos S3, ni se permite en
suelos S4.
De acuerdo a la categoría de una edificación y la zona
donde se ubique, ésta deberá proyectarse
observando las características de regularidad y empleando el sistema
estructural que se indica en la Tabla N°
7.
|
Tabla N° 7
CATEGORÍA Y
ESTRUCTURA DE LAS EDIFICACIONES
|
|
Categoría
de la
Edificación.
|
Regularidad
Estructural
|
Zona
|
Sistema
Estructural
|
|
A
(*) (**)
|
Regular
|
3
|
Acero,
Muros de Concreto Armado, Albañilería
Armada o Confinada, Sistema Dual
|
|
2
y 1
|
Acero,
Muros de Concreto Armado, Albañilería
Armada o Confinada , Sistema Dual, Madera
|
|
B
|
Regular
o
Irregular
|
3
y 2
|
Acero,
Muros de Concreto Armado, Albañilería
Armada o Confinada, Sistema Dual, Madera
|
|
1
|
Cualquier
sistema.
|
|
C
|
Regular
o
Irregular
|
3,
2 y 1
|
Cualquier
sistema.
|
(*) Para lograr
los objetivos indicados en la
Tabla N°3, la edificación será
especialmente estructurada para resistir sismos severos.
(**) Para
pequeñas construcciones rurales, como escuelas y postas médicas, se podrá usar
materiales tradicionales siguiendo las recomendaciones de las normas
correspondientes a dichos materiales.
14.1 Cualquier
estructura puede ser diseñada usando los resultados de los análisis dinámicos
referidos en el Artículo 18.
14.2 Las
estructuras clasificadas como regulares según el artículo 10 de no más de 45 m
de altura y las estructuras de muros portantes de no más de 15 m de altura, aún
cuando sean irregulares, podrán analizarse mediante el procedimiento de fuerzas
estáticas equivalentes del Artículo 17.
El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado
según el Artículo 16 (16.4), no deberá exceder la fracción de la altura de
entrepiso que se indica en la Tabla N° 8.
|
Tabla N° 8
LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO
LATERAL DE ENTREPISO
Estos límites no son
aplicables a naves industriales
|
|
Material Predominante
|
( Di / hei )
|
|
Concreto Armado
|
0,007
|
|
Acero
|
0,010
|
|
Albañilería
|
0,005
|
|
Madera
|
0,010
|
Toda
estructura debe estar separada de las estructuras vecinas una distancia mínima s para evitar el contacto durante un movimiento
sísmico.
Esta distancia mínima no será menor que los 2/3 de la suma
de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes ni menor que:
(h y s
en centímetros)
s > 3 cm
donde h es la altura medida desde el nivel del terreno
natural hasta el nivel considerado para evaluar s.
El
Edificio se retirará de los límites de propiedad adyacentes a otros lotes
edificables, o con edificaciones, distancias no menores que 2/3 del
desplazamiento máximo calculado según Artículo 16 (16.4) ni menores que s/2.
Deberá considerarse el efecto de la excentricidad de la
carga vertical producida por los desplazamientos laterales de la edificación,
(efecto P-delta) según se establece en el Artículo 16 (16.5).
La
estabilidad al volteo del conjunto se verificará según se indica en el Artículo
21.
En concordancia con los principios de diseño
sismorresistente del Artículo 3, se acepta que las edificaciones tendrán incursiones
inelásticas frente a solicitaciones sísmicas severas. Por tanto las solicitaciones sísmicas de
diseño se consideran como una fracción de la solicitación sísmica máxima elástica.
El análisis
podrá desarrollarse usando las solicitaciones sísmicas reducidas con un modelo de comportamiento elástico para la
estructura.
El
modelo para el análisis deberá considerar una distribución espacial de masas y
rigideces que sea adecuada para calcular los aspectos más significativos del
comportamiento dinámico de la estructura.
Para edificios en los que se pueda razonablemente suponer
que los sistemas de piso funcionan como diafragmas rígidos, se podrá usar un
modelo con masas concentradas y tres grados de libertad por diafragma,
asociados a dos componentes ortogonales de traslación horizontal y una
rotación. En tal caso, las deformaciones
de los elementos deberán compatibilizarse mediante la condición de diafragma
rígido y la distribución en planta de las fuerzas horizontales deberá hacerse
en función a las rigideces de los elementos resistentes.
Deberá
verificarse que los diafragmas
tengan la rigidez y resistencia suficientes para asegurar la distribución
mencionada, en caso contrario, deberá tomarse en cuenta su flexibilidad para la
distribución de las fuerzas sísmicas.
Para los pisos que no constituyan diafragmas rígidos, los
elementos resistentes serán diseñados para las fuerzas horizontales que
directamente les corresponde.
El peso (P), se calculará adicionando a la carga permanente
y total de la Edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se
determinará de la siguiente manera:
a.
En
edificaciones de las categorías A y B, se tomará el 50% de la carga viva.
b.
En
edificaciones de la categoría C, se tomará el 25% de la carga viva.
c.
En
depósitos, el 80% del peso total que es posible almacenar.
d.
En
azoteas y techos en general se tomará el
25% de la carga viva.
e.
En
estructuras de tanques, silos y estructuras similares se considerará el 100% de
la carga que puede contener.
Los desplazamientos laterales se calcularán multiplicando
por 0,75R los resultados obtenidos del análisis lineal y elástico con las
solicitaciones sísmicas reducidas. Para el cálculo de los desplazamientos
laterales no se considerarán los valores mínimos de C/R indicados en el
Artículo 17 (17.3) ni el cortante mínimo en la base especificado en el Artículo
18 (18.2 d).
Los efectos de segundo orden deberán ser considerados
cuando produzcan un incremento de más del 10 % en las fuerzas internas.
Para estimar la importancia de los efectos de segundo
orden, podrá usarse para cada nivel el siguiente cociente como índice de
estabilidad:
Los efectos de segundo orden deberán ser tomados en cuenta
cuando Q > 0,1
Estas solicitaciones se considerarán en el
diseño de elementos verticales, en elementos post o pre tensados y en los voladizos
o salientes de un edificio.
Este método representa las solicitaciones
sísmicas mediante un conjunto de fuerzas horizontales actuando en cada nivel de
la edificación.
a.
El
periodo fundamental para cada dirección
se estimará con la siguiente expresión:
donde
:
CT
= 35 para edificios cuyos elementos
resistentes en la dirección considerada sean únicamente pórticos.
CT
= 45 para edificios de concreto armado
cuyos elementos sismorresistentes sean pórticos y las cajas de ascensores y
escaleras.
CT
= 60 para estructuras de mampostería y
para todos los edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes
sean fundamentalmente muros de corte.
a. También podrá usarse un procedimiento de
análisis dinámico que considere las características de rigidez y distribución
de masas en la estructura. Como una forma sencilla de este procedimiento
puede usarse la siguiente expresión:
Cuando
el procedimiento dinámico no considere el efecto de los elementos no
estructurales, el periodo fundamental deberá tomarse como el 0,85 del valor
obtenido por este método.
La fuerza cortante total en la base de la estructura,
correspondiente a la dirección considerada, se determinará por la siguiente
expresión:
debiendo considerarse para C/R el siguiente
valor mínimo:
25
Si el periodo fundamental T, es mayor que 0,7 s, una parte
de la fuerza cortante V, denominada Fa, deberá aplicarse como fuerza
concentrada en la parte superior de la estructura. Esta fuerza Fa se determinará mediante la expresión:
donde el período T
en la expresión anterior será el mismo que el usado para la determinación de la
fuerza cortante en la base.
El resto de la fuerza cortante, es decir ( V - Fa
)se distribuirá entre los distintos niveles, incluyendo el último, de acuerdo a
la siguiente expresión:
Se supondrá que la fuerza en cada nivel (Fi)
actúa en el centro de masas del nivel respectivo y debe considerarse además el
efecto de excentricidades accidentales como se indica a continuación.
Para cada dirección de análisis, la excentricidad
accidental en cada nivel (ei), se considerará como 0,05 veces la
dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la de la acción de las
fuerzas.
En cada nivel además de la fuerza actuante, se aplicará el
momento accidental denominado Mti que se calcula como:
Mti = ± Fi
ei
Se puede suponer que las condiciones más desfavorables se
obtienen considerando las excentricidades accidentales con el mismo signo en
todos los niveles. Se considerarán
únicamente los incrementos de las fuerzas horizontales no así las disminuciones.
La fuerza sísmica vertical se considerará como
una fracción del peso. Para las zonas 3 y 2 esta fracción será de 2/3
Z. Para la zona 1 no será necesario considerar este efecto.
El análisis dinámico de las edificaciones podrá realizarse
mediante procedimientos de combinación espectral o por medio de análisis
tiempo-historia.
Para edificaciones
convencionales podrá usarse el procedimiento de combinación espectral; y para
edificaciones especiales deberá usarse un análisis tiempo-historia.
a.
Modos de Vibración
Los periodos naturales y modos de vibración podrán
determinarse por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las
características de rigidez y la distribución de las masas de la estructura.
Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se
utilizará un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por:
Para el análisis en la dirección vertical podrá usarse un
espectro con valores iguales a los 2/3 del espectro empleado para las
direcciones horizontales.
Mediante los criterios de combinación que se indican, se
podrá obtener la respuesta máxima esperada (r) tanto para las fuerzas internas
en los elementos componentes de la estructura, como para los parámetros
globales del edificio como fuerza cortante en la base, cortantes de
entrepiso, momentos de volteo, desplazamientos totales y relativos de
entrepiso.
La respuesta máxima elástica esperada (r) correspondiente
al efecto conjunto de los diferentes modos de vibración empleados (ri)
podrá determinarse usando la siguiente expresión.
Alternativamente, la respuesta máxima podrá estimarse
mediante la combinación cuadrática completa de los valores calculados para cada
modo.
En cada
dirección se considerarán aquellos modos
de vibración cuya suma de masas efectivas sea por lo menos el 90% de la masa de
la estructura, pero deberá tomarse en
cuenta por lo menos los tres primeros modos predominantes en la dirección de
análisis.
c. Fuerza Cortante Mínima en la Base
Para cada una de las direcciones consideradas en el
análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el
80 % del valor calculado según el Artículo 17 (17.3) para estructuras regulares, ni menor que
el 90 %
para estructuras irregulares.
Si fuera
necesario incrementar el cortante para cumplir los mínimos señalados, se
deberán escalar proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos, excepto
los desplazamientos.
e. Efectos de Torsión
La incertidumbre en la localización de los centros de masa
en cada nivel, se considerará mediante una excentricidad accidental
perpendicular a la dirección del sismo igual a
0,05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la
dirección de análisis. En cada caso
deberá considerarse el signo más desfavorable.
El análisis tiempo historia se podrá realizar suponiendo
comportamiento lineal y elástico y deberán utilizarse no menos de cinco
registros de aceleraciones horizontales, correspondientes a sismos reales o
artificiales. Estos registros deberán
normalizarse de manera que la aceleración máxima corresponda al valor máximo
esperado en el sitio.
Para edificaciones especialmente importantes el análisis
dinámico tiempo-historia se efectuará considerando el comportamiento inelástico
de los elementos de la estructura.
CAPITULO 5 CIMENTACIONES
Las suposiciones que se hagan para los apoyos de la
estructura deberán ser concordantes con las características propias del suelo
de cimentación.
El diseño de
las cimentaciones deberá hacerse de manera compatible con la distribución de
fuerzas obtenida del análisis de la estructura.
En
todo estudio de mecánica de suelos deberán considerarse los efectos de los
sismos para la determinación de la capacidad portante del suelo de
cimentación. En los sitios en que pueda
producirse licuefacción del suelo, debe efectuarse una investigación geotécnica que evalúe esta
posibilidad y determine la solución mas adecuada.
Para
el cálculo de las presiones admisibles sobre el suelo de cimentación bajo
acciones sísmicas, se emplearán los factores de seguridad mínimos indicados en
la NTE E.050 Suelos y Cimentaciones.
Toda estructura y su cimentación deberán ser
diseñadas para resistir el momento de volteo que produce un sismo. El factor de seguridad deberá ser mayor o
igual que 1,5.
Para
zapatas aisladas con o sin pilotes en suelos tipo S3 y S4 y para las zonas 3 y 2 se
proveerá elementos de conexión, los que deben soportar en tracción o
compresión, una fuerza horizontal mínima equivalente al 10% de la carga
vertical que soporta la zapata.
Para
el caso de pilotes y cajones deberá proveerse de vigas de conexión o deberá
tenerse en cuenta los giros y deformaciones por efecto de la fuerza horizontal
diseñando pilotes y zapatas para estas solicitaciones. Los pilotes tendrán una
armadura en tracción equivalente por lo menos al15% de la carga vertical que soportan.
Artículo
23 Generalidades
- Se
consideran como elementos no-estructurales, aquellos que estando o no
conectados al sistema resistente a fuerzas horizontales, su aporte a la rigidez
del sistema es despreciable.
- En
el caso que los elementos no estructurales estén aislados del sistema
estructural principal, éstos deberán diseñarse para resistir una fuerza sísmica
(V) asociada a su peso (P) tal como se indica a continuación.
Los valores de U corresponden a los indicados en el
Capítulo 3 y los valores de C1 se tomarán de la Tabla N°9.
|
Tabla N° 9
VALORES DE C1
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|
- Elementos que al fallar puedan
precipitarse fuera de la edificación
en la cual la dirección de la fuerza es perpendicular a su plano.
- Elementos cuya falla entrañe peligro
para personas u otras estructuras.
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1,3
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|
- Muros dentro de una edificación
(dirección de la fuerza perpendicular
a su plano).
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0,9
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- Cercos.
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0,6
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-Tanques, torres, letreros y chimeneas
conectados a una parte del edificio
considerando la fuerza en cualquier dirección.
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0,9
|
|
- Pisos
y techos que actúan como
diafragmas con la dirección de la
fuerza en su plano.
|
0,6
|
- Para
elementos no estructurales que estén unidos al sistema estructural principal y
deban acompañar la deformación de la misma, deberá asegurarse que en caso de
falla, no causen daños personales.
- La
conexión de equipos e instalaciones dentro de una edificación debe ser
responsabilidad del especialista correspondiente. Cada especialista deberá garantizar que estos equipos e
instalaciones no constituyan un riesgo durante un sismo y, de tratarse de instalaciones esenciales,
deberá garantizar la continuación de su operatividad.
Artículo
24 Generalidades
- Las
estructuras dañadas por efectos del sismo deben ser evaluadas y reparadas de
tal manera que se corrijan los posibles defectos estructurales que provocaron
la falla y recuperen la capacidad de resistir un nuevo evento sísmico, acorde
con los objetivos del diseño sismorresistente anotada en el Capítulo 1.
- Ocurrido
el evento sísmico la estructura deberá ser evaluada por un ingeniero civil,
quien deberá determinar si el estado de la edificación hace necesario el
reforzamiento, reparación o demolición de la misma. El estudio deberá necesariamente considerar
las características geotécnicas del sitio.
- La
reparación deberá ser capaz de dotar a la estructura de una combinación
adecuada de rigidez, resistencia y ductilidad
que garantice su buen comportamiento en eventos futuros.
- El
proyecto de reparación o reforzamiento incluirá los detalles, procedimientos y
sistemas constructivos a seguirse.
- Para la
reparación y el reforzamiento sísmico de edificaciones existentes se podrá
emplear otros criterios y procedimientos diferentes a los indicados en esta
Norma, con la debida justificación y
aprobación de la autoridad competente.
En todas las zonas sísmicas los proyectos de edificaciones
con un área igual o mayor de 10,000 m2, deberán instrumentarse con
un registrador acelerográfico triaxial.
Los registradores acelerográficos triaxiales deberán ser
provistos por el propietario, con
especificaciones técnicas aprobadas por el Instituto Geofísico del Perú.
Los instrumentos deberán colocarse en una habitación de por
lo menos 4 m2 ubicado en el nivel inferior del edificio teniendo en cuenta un acceso fácil para su
mantenimiento; y una apropiada iluminación, ventilación, suministro de energía
eléctrica, y seguridad física y deberá identificarse claramente en el plano de
arquitectura.
El mantenimiento
operativo, partes y componentes, material fungible y servicio de los
instrumentos deberán ser provistos por los propietarios del edificio bajo
control del Instituto Geofísico del Perú.
La responsabilidad se mantendrá por 10 años.
Los acelerogramas registrados por los instrumentos, serán
procesados por el Instituto Geofísico del Perú e integrados al Banco Nacional
de Datos Geofísicos. Esta información es
de dominio público y estará disponible a los usuarios a pedido.
Para obtener el certificado de finalización de obra, y bajo
responsabilidad del funcionario competente, el propietario deberá presentar un
certificado de instalación, expedido por el Instituto Geofísico del Perú y
además un contrato de servicio de mantenimiento operativo de los instrumentos.
