TALLER PRÁCTICO SOBRE LOS CAMBIOS EN LAS NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS DEL REGLAMENTO DEL DF SISMO

Transcripción

1 TALLER PRÁCTICO SOBRE LOS CAMBIOS EN LAS NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS DEL REGLAMENTO DEL DF SISMO Junio 2005

2 Capítulo 1: Criterios generales de diseño

3 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 202: Las bases y requisitos de diseño quedan establecidos en el Capítulo VI (Diseño por Sismo) del Título Sexto (Seguridad Estructural de las Construcciones) Inciso 1. 1: En la versión anterior del reglamento, la sección de Criterios Generales de Diseño formaba parte del cuerpo principal del Reglamento para las Construcciones del Distrito Federal (RCDF). La sección completa se ha pasado a estas Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo (NTCDS), con el fin de facilitar su actualización.

4 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 202: "Se establecen las bases y requisitos generales mínimos de diseño para que las estructuras tengan seguridad adecuada ante los efectos de los sismos" Inciso 1.1: Destacan dos puntos: por una parte, se hace del conocimiento de los usuarios de las NTCDS que, si se siguen los criterios aquí expuestos, es de esperarse que no haya fallas estructurales mayores ni pérdidas de vidas, pero que es posible que se presenten algunos daños; en segundo lugar, se deja abierta la posibilidad de que el Director responsable de Obra, de acuerdo con el dueño, utilice requisitos más conservadores que los de las NTCDS.

5 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 203: Se establece la obligatoriedad de analizar las estructuras considerando dos componentes horizontales ortogonales del movimiento del suelo, combinando de manera adecuada sus efectos con los de las cargas gravitacionales y los de otras acciones. Inciso 1.2: Es práctica común actualmente, modelar las estructuras como un sistema 3D, por lo que cada vez será menos importante sugerir análisis en dos direcciones ortogonales. Deberá solicitarse en su lugar, un análisis con variaciones en el ángulo de acción del espectro de diseño.

6 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 203: (cont.) Inciso 1.2: Tipos de análisis dependiendo de las características de la estructura. Tipos de análisis: Simplificado Estático Dinámico Paso a Paso Aplicación del ANA paraestructuras en Zonas II y III

7 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 203: (cont.) Inciso 1.2: Considerar la rigidez de todo elemento (estructural o no) que sea significativa. Se llama la atención sobre la necesidad de tomar en cuenta la contribución de los elementos no estructurales que estén ligados a la estructura. De estos, los más significativos suelen ser los muros divisorios, las escaleras y las fachadas.

8 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 203: (cont.) Inciso 1.2: Factores de resistencia 20% menores para los elementos que contribuyan en más del 35% a la capacidad total en fuerza cortante, momento flexionante o momento de volteo. Se establecen requisitos de diseño más conservadores para los elementos estructurales de particular importancia. El propósito de esta especificación es proteger más a las estructuras con menor redundancia, en las que solo uno o unos pocos elementos contribuyen a la resistencia, por lo que su falla reduciría tanto la capacidad del conjunto que llevaría al colapso.

9 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 204: Inciso 1.3: Muros que resistan fuerzas laterales se ligarán adecuadamente. Cuando los muros no contribuyan a resistir fuerzas laterales, no se restirngirá la deformación del muro en el plano. Se resalta la importancia de considerar o no los muros divisorios para ser considerados o no como elementos estructurales.

10 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 205 y 206: Inciso 1.4: Se establecen tres zonas sísmicas (I, II y III) y se indican los coeficientes sísmicos para cada una de ellas. Para estructuras del Grupo A, se amplifican por 1.5. Zonificación sísmica de la ciudad. Tres zonas sísmicas en el DF: Zona I (zona de lomas) Zona II (zona de transición) Zona III (zona de lago)

11 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 205 y 206: (cont.) Inciso 1.4: En términos generales, el peligro sísmico aumenta al pasar de la zona I a la II y a la III, y en consecuencia aumenta la severidad de los requisitos de diseño.

12 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 205 y 206: (cont.) Inciso 1.4: Estas eran las zonas que existían en el RCDF de Sin embargo, los avances recientes en el conocimiento sobre la respuesta dinámica de los suelos del DF han hecho ver la pertinencia de subdividir la zona III en cuatro subzonas, con el fin de tener espectros de diseño más realistas y, en especial, con mesetas más cortas que las que se tenían en las NTCDS de 1987.

13 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 205 y 206: (cont.) Inciso 1.4: A pesar de que en esta versión del cuerpo principal de las NTCDS la microzonificación es más detallada que en versiones anteriores, el conocimiento de la respuesta de los suelos del DF permite aun más refinamiento para la estipulación de espectros de diseño. Esto último se encuentra plasmado en el Apéndice A, que incluye criterios para la determinación de espectros de diseño de sitio.

14 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 206: (cont.) Inciso 1.5: " C A R A C O L " T E X C O C O A E R O P U E R T O Latitud Longitud

15 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 207: Inciso 1.6: Reducción de las fuerzas sísmicas mediante la aplicación del factor de comportamiento sísmico. Los desplazamientos así calculados, tendrán que amplificarse por el factor de comportamiento sísmico utilizado para reducir dichas fuerzas. Reducción de fuerzas sísmicas Se establece la posibilidad de usar, para los métodos estático y dinámico, valores de fuerzas sísmicas de diseño menores a los que señala la sección 1.5. Se estipula también que, cuando se use el método simplificado, no es posible reducir las fuerzas de diseño que se señalan en la Tabla 7.1

16 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 208: Inciso 1.7: Combinación de acciones. Debe verificarse la resistencia de la estructura y su cimentación cuando se somete a la acción combinada de sismo y otras acciones.

17 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 209: Inciso 1.8: Desplazamientos laterales Se mantienen los límites y pero se refieren nuevos límites para el caso que se use el ANA. Se pueden descontar los desplazamientos debidos a flexión de conjunto de la estructura.

18 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 209: (cont.) Inciso 1.8: Esta prescripción es nueva en las NTCDS. Se refiere a que, en el cálculo de los desplazamientos, pueden incluirse solamente las porciones de éstos que producen fuerza cortante sobre los elementos estructurales, y no es necesario incluir los desplazamientos de cuerpo rígido o los debidos a la flexión de conjunto de la estructura.

19 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 209: (cont.) Inciso 1.8: En la práctica, esta recomendación es difícil de ejecutar, ya que, generalmente, conlleva la necesidad de hacer más de un análisis estructural. Sin embargo, para algunas estructuras los desplazamientos de cuerpo rígido o de flexión de conjunto podrían ser muy grandes, por lo que, dependiendo de la importancia de la obra, podría valer la pena refinar el análisis para descontar los desplazamientos a que se refiere este párrafo.

20 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 209: (cont.) Inciso 1.8: En edificios con losas planas y columnas Esta disposición se deriva del pobre desempeño sísmico observado en edificios con losas planas y columnas, una de cuyas sus principales deficiencias es el exceso de flexibilidad. Este párrafo, en la práctica, implica que las estructuras de este tipo deberán, en lo sucesivo, hacerse más rígidas que en el pasado, aun en el casi inexistente caso de que los muros estén desligados mecánicamente de la estructura.

21 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 209: (cont.) Inciso 1.8: La capacidad de deformación de los muros de carga de mampostería depende de varios factores, en especial de la forma y cantidad de su refuerzo o confinamiento. Por ello, las NTCDS señalan que para este tipo de estructuras deberán satisfacerse los límites que se dan en las Normas Técnicas correspondientes.

22 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 210: Inciso 1.9: Holguras en vidrios Como en el caso de otros estados límite, si se han empleado reducciones a las fuerzas sísmicas usando el factor de comportamiento sísmico, Q, los desplaza-mientos a que se refiere esta sección son los que se obtienen de analizar la estructura ante las fuerzas reducidas multiplicados por Q.

23 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 211: Inciso 1.10: Toda edificación deberá separarse de sus linderos con los predios vecinos una distancia no menor de 50 mm, ni menor que el desplazamiento horizontal calculado para el nivel de que se trate, aumentado en 0.001, ó veces la altura de dicho nivel sobre el terreno, en las zonas I, II ó III, respectivamente.. Separación de edificios colindantes En este caso deben incluirse los desplazamientos debidos a la flexión de conjunto de la estructura y al giro de su base, en caso de que sean significativos.

24 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 211: (cont.) Inciso 1.10: Si se emplea el método simplificado de análisis sísmico, la separación mencionada no será, en ningún nivel, menor de 50 mm, ni menor que la altura del nivel sobre el terreno multiplicada por 0.007, ó 0.012, según que la edificación se halle en las zonas I, II ó III, respectivamente Separación de edificios colindantes En este caso, la especificación se basa en una estimación gruesa del desplazamiento de la estructura. Nótese que los factores 0.007, y son considerablemente mayores que los que deben usarse cuando no se emplea el método simplificado de análisis (0.001, y 0.006, respectivamente).

25 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 Artículo 212: Inciso 1.11: Estructuras especiales Se refiere al Capítulo 10 para tanques, péndulos invertidos, chimeneas y muros de contención.

26 Criterios de Diseño 1999 Capítulo 1: 2004 No existe Inciso 1.12: Sistemas no convencionales de resistencia sísmica Con esta sección, nueva en las NTCDS, se abre la puerta para el diseño de estructuras con sistemas de resistencia no convencionales. Se estipula que, aunque los métodos de análisis y diseño usados en estos casos pueden ser diferentes a los que señalan las NTCDS, deben ser congruentes con su espíritu.

27 Capítulo 2: Elección del tipo de análisis

28 Capítulo 2: 1999 Capítulo 2: Método simplificado: Método simplificado: Será admisible cierta excentricidad en los muros cuando exista en todos los pisos dos muros de carga perimetrales paralelos cada uno con longitud al menos igual a la mitad de la dimensión mayor en planta del edificio. Consideración de muros "sensiblemente simétrica" La excentricidad torsional "e s " no debe exceder 10% de la dimensión en planta En el cálculo del area efectiva habrá que considerar el factor F ae

29 Capítulo 2: 1999 Capítulo 2: Método simplificado: (cont.) Método simplificado: F ae = 1 si H/L 1.33 F ae = (1.33L/H) 2 si H/L > 1.33

30 Capítulo 2: 1999 Capítulo 2: Análisis estático y dinámico: Análisis estático y dinámico: Método estático para estructuras que no pasen de 60 m de altura Uso de Apéndice para zonas II y III Método estático para estructuras regulares de menos de 30 m y estructuras irregulares de menos de 20 m de altura. Para estructuas en Zona I los límites se pueden cambiar a 40 y 30 m Uso de ANA para zonas II y III

31 Capítulo 2: 1999 Capítulo 2: Análisis estático y dinámico: Análisis estático y dinámico: La obligatoriedad de emplear análisis dinámico para el diseño sísmico de edificios de cierta altura proviene de que el método estático puede no dar suficiente importancia a la contribución de los modos superiores de vibración en la respuesta estructural, sobre todo cuando el periodo fundamental de vibración sobrepasa de T b.

32 Capítulo 2: 1999 Capítulo 2: Análisis estático y dinámico: Análisis estático y dinámico: Puede observarse que las limitaciones de altura para el uso del método estático son más conservadoras que en las NTCDS de Esto se debe, principalmente, a que el avance en la tecnificación de los despachos de cálculo estructural hace viable que se analicen con métodos refinados estructuras cada vez de menor importancia.

33 Capítulo 3: Espectros de Diseño Sísmico

34 Capítulo 3: 1999 Capítulo 3: Espectros: 3.- Espectros: Los valores adoptados para los coeficientes sísmicos en la zona III, se basaron en las interpretaciones de las experiencias del grupo de especialistas integrantes del Subcomité de Normas y Procedimientos de Construcción. Este proceder, no obstante su subjetividad, constituye la forma más viable para definir el nivel de seguridad de las obras que han de diseñarse de acuerdo con un reglamento. Los valores mencionados implican una reducción al 45% de la ordenada máxima del espectro de aceleraciones para 5% de amortiguamiento, calculado a partir del registro más intenso que se obtuvo en 1985.

35 Capítulo 3: 1999 Capítulo 3: Espectros: 3.- Espectros: La Zona III se subdivide en Zonas IIIa, IIIb, IIIc y IIId. Las modificaciones principales que tienen los espectros de la zona III con respecto a los de 1987 son:

36 Capítulo 3: 1999 Capítulo 3: Espectros: 3.- Espectros: La Zona IIIb tiene ordenadas espectrales máximas mayores a las de Las mesetas espectrales en la Zona III son más angostas. El decaimiento del espectro a período largo (caracterizado por r) es más rápido.

37 Capítulo 3: 1999 Capítulo 3: Espectros: 3.- Espectros: Las fronteras entre las nuevas subzonas son curvas de igual periodo predominante del suelo, de manera que se agrupan sitios con periodos en los rangos que se indican a continuación: Zona Inervalo Ts (seg) I < 0.5 II IIIa IIIb IIIc IIId > 3.5

38 Capítulo 3: 1999 Capítulo 3: Espectros: 3.- Espectros: a/g Zona I a/g 0.35 Espectro Elástico Espectro de Diseño Periodo (seg) Zona II Zona I a/g a/g Periodo (seg) Zona II Espectro Elástico Espectro de Diseño Espectro Elástico Espectro de Diseño Espectro Elástico Espectro de Diseño Periodo (seg) Periodo (seg)

39 Capítulo 3: 1999 Capítulo 3: Espectros: 3.- Espectros: Zona III a/g Espectro Elástico Espectro de Diseño Periodo (seg) 5 Zona IIIa a/g Periodo (seg) Zona IIIb a/g Espectro Elástico Espectro de Diseño Espectro Elástico Espectro de Diseño Periodo (seg)

40 Capítulo 3: 1999 Capítulo 3: Espectros: 3.- Espectros: Zona III a/g Espectro Elástico Espectro de Diseño Periodo (seg) 5 Zona IIIc a/g Periodo (seg) Zona IIId a/g 0.35 Espectro Elástico Espectro de Diseño Espectro Elástico Espectro de Diseño Periodo (seg)

41 Capítulo 4: Reducción de fuerzas sísmicas

42 Capítulo 4: 1999 Capítulo 4: Factores de reducción 4.- Factores de reducción Q = Q si se desconoce T o si T T a Sin cambio en las nuevas normas Q'= 1 + (Q-1)T/T a si T < T a

43 Capítulo 5: Factores de comportamiento sísmico

44 Capítulo 5: 1999 Capítulo 5: Requisitos para Q= Requisitos para Q= Requisitos para Q= Requisitos para Q= Requisitos para Q=1 5.- Factores de reducción Sin cambio en las nuevas normas

45 Capítulo 6: Condiciones de regularidad

46 Capítulo 6: 1999 Capítulo 6: 2004 Se establecen 11 puntos para considerar una estructura como regular Estructura regular: Los mismos 11 puntos que la versión Estructura irregular: Toda estructura que no satisfaga uno o más de los requisitos de la sección 6.1 será considerada irregular.

47 Capítulo 6: 1999 Capítulo 6: Estructura fuertemente irregular: Si se cumple alguna de las dos condiciones siguientes: 1) La excentricidad torsional estática, excede en algún entrepiso el 20% de la dimensión en planta de ese entrepiso. 2) La rigidez o la resistencia al corte de algún entrepiso exceden en más del 100% a la del piso inmediatamente inferior.

48 Capítulo 6: 1999 Capítulo 6: Corrección por irregularidad: El factor Q se multiplicará por: 0.9 si no se cumple uno de los 11 puntos 0.8 si no se cumple con dos o más de los 11 puntos 0.7 para estructuras fuertemente irregulares.

49 Capítulo 7: Método simplificado de análisis

50 Capítulo 7: 1999 Capítulo 7: 2004 Hacer caso omiso de desplazamientos horizontales, torsiones y momentos de voleto. Sin modificación alguna Usar los coeficientes de la Tabla 7.1

51 Capítulo 8: Análisis estático

52 Capítulo 8: 1999 Capítulo 8: Reducción de las fuerzas cortantes Se especifica que, cuando T>T b en vez de la variación lineal de la aceleración de diseño, en lo alto del edificio se adopte una variación cuadrática en función de la coordenada vertical. La variación da proporcionalmente mayores aceleraciones en las plantas altas, tanto mayores cuanto más grande sea el cociente T/T b.

53 Capítulo 8: 1999 Capítulo 8: Reducción de las fuerzas cortantes (cont.) En este caso, los coeficientes k 1 (ecuación 8.4) y k 2 (ecuación 8.5) se tomaron de tal manera que la relación V 0 /W 0 es igual a a/q cuando T=T b, pero tiende a 1.25, 1.33 y 1.5 veces a/q para las zonas I, II y III, respectivamente, cuando T tiende a infinito. Esta corrección se hace para dar mayor importancia a la contribución de los modos superiores de vibración, sobre todo cuando la estructura en cuestión tiene una altura considerable.

54 Capítulo 8: 1999 Capítulo 8: 2004 Se presentan algunas modificaciones en el orden de los incisos.

55 Capítulo 9: Análisis dinámico

56 Capítulo 9: 1999 Capítulo 9: 2004 Sin modificación alguna

57 Capítulo 10: Análisis y diseño de otras construcciones

58 Capítulo 10: 1999 Capítulo 10: 2004 Sin modificación alguna

59 Capítulo 11: Estructuras existentes

60 Capítulo 11: 1999 Capítulo 11: 2004 Sin modificación alguna