ANEXO B Cálculos de Distribución de Fuerzas para FEMA-273.

Transcripción

1 ANEXO A A continuación presento como anexo la gráfica del monitoreo del sismo de El Centro en California 194, referenciado de Ph.D. A. K. Chopra (University of Berkeley, California. 21), puedes acceder a él desde la página

2 ANEXO B Cálculos de Distribución de Fuerzas para FEMA-273. Para este parte del apéndice presento los cálculos para los tres métodos de distribución de fuerzas según FEMA-273, para el análisis no lineal estático Pushover. B.1 DISTRIBUCIÓN UNIFORME. Las fuerzas laterales que se aplican para este caso, son equivalentes a la masa de cada entrepiso normalizada a la suma total de masas. [ ]. Tabla B.1. Distribución de Fuerzas Laterales para Método Uniforme según FEMA-273. mj NIVEL Ton sj B.2 DISTRIBUCIÓN DE FUERZAS LATERALES EQUIVALENTES (ELF). Las cargas equivalentes laterales (ELF) se calculan en base a, donde m j es igual a la masa del entrepiso, h k es la altura del entrepiso en estudio en relación a la base; el exponente k=1 para el caso donde el periodo fundamental de vibración <.5 seg, k=2 para el caso donde >2.5 seg, para el caso intermedio se puede interpolar linealmente. Para el caso =1.233 y k= Los resultados de las fuerzas se encuentran en la tabla B.2. 16

3 Tabla B.2. Distribución de Fuerzas Laterales Equivalentes (ELF) según FEMA B.3 DISTRIBUCIÓN SRSS. Para el caso del método SRSS se considera una serie de pasos a seguir para llegar a las fuerzas resultantes, como se presenta a continuación: 1.- Para el nth-modo se calcula las fuerzas en base al espectro sísmico; Γ ; donde j nos indica el entrepiso y A n es la pseudo- aceleración del nth-modo del sistema elástico con SDF, columnas 1 a 3 de la tabla B Calcular el cortante de entrepiso, donde j es el entrepiso en estudio. Mirar columnas 4 a Combinar los cortantes de entrepiso utilizando la regla de SRSS; para obtener la columna En forma regresiva realizar la resta de los cortantes de entrepiso en la sumatoria SRSS (columna 7), para obtener la columna Para una forma más conveniente, se normalizara las fuerzas laterales resultantes a la suma de las mismas (Columna 9). 161

4 Tabla B.3. Distribución de Fuerzas Laterales SRSS según FEMA-273. NIVEL fj1 j Ton (1) FUERZA LATERAL CORTANTE DE PISO FUERZAS LATERALES fj2 fj3 Vj1 Vj2 Vj3 Vj fj sj Ton (2) Ton (3) Ton (4) Ton (5) Ton (6) Ton (7) Ton (8) (9)

5 ANEXO C Indicios para Reglamento de Construcción de Hermosillo Sonora El presente Reglamento de Construcción para el Municipio de Hermosillo se publicó en el Boletín Oficial del Gobierno del Estado, en fecha jueves 1 de Octubre de 1987, desde entonces solo se han tenido pocas modificaciones al reglamento en lo que respecta a la Seguridad Estructural. C.1 PELIGRO SÍSMICO EN SONORA Este anexo describe los argumentos o indicios que se deberán de considerar para el Nuevo Reglamento de Construcción de Hermosillo, esto mediante un enfoque probabilístico para la estimación del peligro sísmico en el Estado de Sonora. Éste último se describe mediante la curvas de intensidades sísmicas para un lapso de tiempo determinado o para un periodo de retorno específico. Ésta se basa en la curva de espectro de peligro probabilístico, respecto a la energía espectral liberada (E i ), donde ésta considera la combinación de la amplitud y duración de las aceleraciones del suelo en cada sitio en específico (Uang and Bertero, 1988). Para el espectro de riesgo probabilístico para el Municipio de Hermosillo se basara para dos variables de periodo de retorno: 2% de Excedencia en 5 años [Periodo de retorno 2475 años]; y 1% de excedencia en 5 años [Periodo de retorno de 475 años]; estos con un amortiguamiento del 5% y Periodo natural de vibración [] de 2 segundos. Historial de Sismos en México 163

6 C.2 MICROZONIFICACION DE VELOCIDAD DE PROPAGACION DE ONDA DE CORTANTE EN SUELO El movimiento del suelo en sitios de terreno blando es muy diferente al de terreno firme, debido a las amplificaciones dinamicas que sufre la onda de cortante al propagarse en éste medio deformable. Este efecto es un factor determinante en el comportamiento de la onda sismica sobre un tipo de terreno determinado, por ello es de suma importancia la zonificacion de los tipos de estratos con su velocidad de propagacion de onda de cortante, que se tienen en la ciudad de Hermosillo; para las correctas aplicaciones en el diseno estructural. La clasificacion del terreno se hace en base a la velocidad de propagacion de onda ó en base a su densidad [aproximada], la tabla C.2 muesta la clasificacion de los tipos de suelo considerados en CFE 28 y USGS (U.S. Geological Survey). Las figuras C.2.1, muestran la zonificación de tipo de terreno que tenemos en el estado de Sonora basado en la velocidad de propagación de onda sísmica en los primeros 3 metros de terreno [Según publicaciones USGS], podemos analizar que en la zona serrana se tienen en su mayoría suelo tipo I con Vs> 72 m/s, mientras que a mediad que arribamos al mar se tienen estratos más blandos con velocidades más bajas. 164

7 C.2 Tabla de Clasificación de suelo en base a sus propiedades, para CFE 28 y USGS COLOR CLASE SITIO NOMBRE DE SUELO INTERNATIONAL BUILDING CODE 26 CFE 28 PROPIEDADES PROMEDIO EN LOS 3 m PROPIEDADES PROMEDIO EN LOS 3 m SUPERIORES SUPERIORES Velocidad de Resistencia al corte Velocidad de Numero de Numero de onda de sin drenar del suelo onda de golpes (SPT) golpes (SPT) cortante (m/s) s, (psf) cortante (m/s) γs (t/m3) A Roca Densa vs > 1,524 N/A N/A N/A N/A N/A B Roca 762 < vs < 1,524 N/A N/A > 72 N/A 2 C Suelo muy denso y roca suave 365 < vs < 762 N> 5 s > 2, 36 N> D Suelo rígido 182 < vs < < N < 5 1, < s < 2, < N < E Suelo Blando vs < 182 N < 15 s < 1, 9 N < E - F - - Estudio Especializado Cualquier suelo con más de 3 metros con las siguientes características: 1. Índice de Plasticidad PI>2 2. Contenido de humedad w> 4% 3. Resistencia al corte sin drenar su< 5 psf Cualquier suelo con una o más de las siguientes características: 1. Suelo vulnerable a falla o colapso en una carga sísmica ocasiona licuefacción, arcilla de alta sensibilidad, suelo con débil unión. 2. Arcillas orgánicas (H>3 m de espesor de estrato) 3. Mucha arcilla de alta plasticidad (H> 7.5 m con PI > 75) 4. Gran espesor de arcillas suaves/medias rígidas ( H> 36 m de espesor) C.2.1 Regionalización del Estado de Sonora para la velocidad de propagación de onda de cortante sísmica [USGS] La figura C.2.2, muestra la zonificación del tipo de terreno que existe en el municipio de Hermosillo Sonora, esto bajo la consideración de propagación de onda en 165

8 los primeros 3 metros [Según publicaciones USGS], donde se desprende que en la zona donde era la cuenca del rio se tienen terrenos medios blandos por ser terreno formado por sedimentos del mismo rio; mientras que en las zonas donde se tiene colinas o cerros, la velocidad de onda incrementa lo que indica suelos más firmes, este mapa de la ciudad engloba un comportamiento lógico y esperado. C.2.2 Regionalización del Municipio de Hermosillo Sonora para la velocidad de propagación de onda de cortante sísmica [USGS] 166

9 C.3 ESPECTRO DE RESPUESTA DE RIESGO PROBABILÍSTICO UNIFORME El espectro de respuesta de riesgo sísmico se puede deducir para algún sitio en específico a partir de la probabilidad de pseudo aceleración máxima posible, el espectro de respuesta de riesgo sísmico no representa los efectos que pudieran tener un sismo en específico, para un instante, sino que es la envolvente de los efectos sísmicos con diferentes magnitudes y a diferentes distancias del epicentro. En la figura C.3.1, se presentan las posibilidades de pseudo aceleración máxima que se pudiera presentar en un escenario crítico para el Estado de Sonora, esto para un sismo con posibilidad de excedencia de 2% en 5 años, equivalente a un periodo de retorno de 2475 años. En la figura C.3.2, se presentan las posibilidades de pseudo aceleración máxima que se pudiera presentar en un escenario crítico para el Estado de Sonora, esto para un sismo con posibilidad de excedencia de 1% en 5 años, equivalente a un periodo de retorno de 475 años. La figura C.3.3, muestra los espectros de respuesta de riesgo uniforme para la ciudad de Hermosillo Sonora, en forma independiente para cada uno de los tipos de suelo según la clasificación USGS, y finalmente se puede apreciar en forma generalizada la gráfica donde se presenta en conjunto estos espectros. 167

10 C.3.1 Mapa de Riesgo Sísmico del Estado de Sonora para máximas pseudo aceleraciones posibles para un periodo de retorno de 2475 años [2% en 5 años de excedencia; USGS] 168

11 C.3.2 Mapa de Riesgo Sísmico del Estado de Sonora para máximas pseudo aceleraciones posibles para un periodo de retorno de 475 años [1% en 5 años de excedencia; USGS] 169

12 Suelo A 6 4 Suelo B Suelo C.25 Suelo D Suelo A.4 Suelo E.35 Suelo B.35.3 Suelo C Suelo D Suelo E C.3.3 Espectro de Respuesta de Riesgo Uniforme en términos de pseudo aceleraciones posibles, para la Ciudad de Hermosillo Sonora. [ASCE 7; USGS] 17

13 C.4 COMPARACIÓN DE ESPECTRO DE RESPUESTA DE RIESGO UNIFORME vs CÓDIGO LOCAL DE HERMOSILLO La mayoría de los códigos de diseño sísmico, se basan en el concepto de espectro de respuesta elástico para el diseño de sus edificios, esto a través del conocimiento de la respuesta máxima del sistema, asociada al cortante basal máximo; esto se encuentra en función del peso del edificio como fracción de la gravedad. En la comparativa de la probabilidad del espectro de riesgo sísmica [según USGS], podemos deducir que los espectros de diseño considerados en el municipio de Hermosillo Sonora, son muy aproximados a la envolvente de las respuestas máximas probables durante un sismo, a través de la consideración de diferentes magnitudes y distancias al epicentro. La figura C.4.1, muestra la comparativa de los espectros de diseño elásticos del reglamento de construcción de Hermosillo Sonora vs. los espectros de respuesta de riesgo uniforme. Esto para cada tipo de suelo posible, con su respectiva equivalencia de la clasificación según USGS. 171

14 .25 Suelo C.3 Suelo D.2 RCHS I.25 RCHS II Suelo E.4 RCHS III C.4.1 Comparación entre el Espectro de Respuesta de Riesgo Uniforme vs. Espectro Elástico de Diseño en RCHS, esto para la ciudad de Hermosillo Sonora [ ASCE 7; USGS]. El objetivo de este anexo es el de marcar los indicativos que se deberán de considerar en el momento de la modificación y actualización de nuestro Reglamento de Construcción de Hermosillo Sonora. Esto adentrándonos en las tendencias de nuevas teoría de investigación que se están aprobando y validando para sus consideraciones. Para la mejor interpretación de estos conceptos y para su óptima comprensión se recomienda leer los artículos: Tselentis G. A., L. Danciu, and E. Sokos Probabilistic seismic hazard assessment in Greece Part 2: Acceleration response spectra and elastic input energy spectra Natural Hazards and Earth System Sciences Moghaddam H., Fanaie N. and Hamzehloo H. Uniform Hazard Response Spectra and Ground Motions for Tabriz Transaction A: Civil Engineering Vol. 16, No. 3, pp. 238{248 c Sharif University of Technology, June 29. Ghosh A. K. and Kushwaha H. S. Development of Uniform Hazard Response Spectra for a Site Transactions of the 17th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 17) Prague, Czech Republic, August 17 22,