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Análisis sísmico de edificios

¡Qué tal, amigo constructor! Hoy aprenderemos a realizar un análisis sísmico de edificios de albañilería confinada, pero para tener un mejor panorama debemos aprender estas definiciones:

Sismo severo: es aquél proporcionado por la Norma Técnica de Edificaciones NTE E.030 Diseño Sismorresistente. En los reportes FEMA o el ASCE/SEI 41-06 se le denomina también raro, con un periodo de retorno de 475 años.

Sismo moderado: es aquél que proporciona fuerzas de inercia equivalentes a la mitad de los valores producidos por el “sismo severo”.

nivel de desempeño

¿Qué es el diseño por desempeño?

Se refiere al método en la cual el criterio de diseño estructural se expresa en términos de alcanzar determinados objetivos de desempeño de acuerdo al nivel de peligro sísmico. Según la norma E030, los niveles de peligro sísmico se representan a través de los valores de máxima aceleración en la roca.

  • ¿Cuál es el objetivo del diseño por desempeño?, pues es poder predecir el comportamiento del edificio para varios niveles de peligro sísmico.
  • ¿Qué establece la norma? que el diseño sísmico de los muros confinados cubra todo su rango de comportamiento, desde la etapa elástica hasta su probable incursión en el rango inelástico.

Para ello se aplica el criterio del diseño por desempeño el cual se basa en dos conceptos, el nivel de peligro sísmico y el nivel de desempeño de la edificación los cuales se muestran en la tabla.

Para los propósitos de esta norma, hay que tener en cuenta:

a) El “sismo moderado” no debe ocasionar la fisuración de ningún muro portante.

b) El límite máximo de la distorsión angular ante la acción del “sismo severo” se fija en 1/200, para permitir que el muro sea reparable pasado el evento sísmico.

c) Los elementos de confinamiento deben ser diseñados por capacidad de tal modo que puedan soportar la carga asociada a su incursión inelástica, y que proporcionen una resistencia a corte mayor o igual que la carga que recibe el muro cuando es producida por el “sismo severo”.

El beneficio principal del diseño por desempeño está en la seguridad, originando daños moderados, daños leves en los elementos estructurales y ocupación inmediata del inmueble después de un sismo.

Análisis estructural

  • Ten en cuenta que el análisis estructural de los edificios de albañilería se realizará por métodos elásticos teniendo en cuenta los efectos causados por las cargas muertas, las cargas vivas y el sismo. La carga gravitacional para cada muro podrá ser conseguida por cualquier método racional.
  • La determinación del cortante basal y su distribución en elevación, se hará según lo indicado en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente.
  • El análisis contemplará las características del diafragma que forman las losas de techo; se deberá considerar el efecto que sobre la rigidez del diafragma tienen las aberturas y las discontinuidades en la losa.
  • El análisis considerará la participación de aquellos muros no portantes que no hayan sido aislados de la estructura principal. Cuando los muros se construyan integralmente con el alféizar, el efecto de éste deberá contemplarse en el análisis.
  • La distribución de la fuerza cortante en planta se hará tomando en cuenta la rigidez de cada muro y las torsiones existentes y reglamentarias.

  • Para calcular la rigidez de los muros, se agregará a su sección transversal el 25% de la sección transversal de aquellos muros que concurran ortogonalmente al muro en análisis ó 6 veces su espesor, lo que sea mayor. Cuando un muro transversal concurra a dos muros, su contribución a cada muro no excederá de la mitad de su longitud. La rigidez lateral de un muro confinado deberá evaluarse transformando el concreto de sus columnas de confinamiento en área equivalente de albañilería, multiplicando su espesor real por la relación de módulos de elasticidad Ec/Em; el centroide de dicha área equivalente coincidirá con el de la columna de confinamiento.
  • El módulo de elasticidad (Em) y el módulo de corte (Gm) para la albañilería se considerará como sigue:
  1. Unidades de arcilla: Em = 500 f ´m
  2. Unidades Sílico-calcáreas: Em = 600 f ´m
  3. Unidades de concreto vibrado: Em = 700 f ´m
  4. Para todo tipo de unidad de albañilería: Gm = 0,4 Em
  • Opcionalmente, los valores de “Em” y “Gm” podrán calcularse experimentalmente según se especifica en el artículo 13.
  • El módulo de elasticidad (Ec) y el módulo de corte (Gc) para el concreto serán los indicados en la NTE E.060 Concreto Armado.
  • El módulo de elasticidad para el acero (Es) se considerará igual a 196 000 MPa (2 000 000 kg/cm2).

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