Fuerzas de diseño mínimas y efectos relacionados

Para obtener un comportamiento adecuado de la estructura ante la presencia de un sismo deberá diseñarse a manera de resistir fuerzas sísmicas provenientes de las combinaciones de fuerzas horizontales actuantes, y determinar así los efectos relacionados.

Se asume que las fuerzas sísmicas de diseño no actúan de manera concurrente en la dirección de cada eje principal de la estructura y así proceder a combinarlas.

 Carga sísmica relativa (W)

Esta carga (W) representa la carga reactiva por sismo.

*En el caso general se utiliza la norma indica: ∅𝐸 = ∅𝐸𝐴∗ ∅𝐸𝐵 Dónde:

ØP Coeficiente de regularidad en planta

ØPA Mínimo valor ØPi de cada piso i de la estructura en el caso de irregularidades tipo 1, 2 y/o 3.

ØPB Mínimo valor ØPi de cada piso i de la estructura en el caso de irregularidades tipo 4.

ØPi Coeficiente de configuración en planta.

W=D Dónde:

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*Según la norma, para casos especiales como: bodegas y almacenajes, se usa:

2.3.5.1. Cortante basal de diseño.

El cortante basal representa una fuerza lateral de reacción de las fuerzas de inercia que es inducido por un sistema de N grados de libertad total en todos los marcos que compongan la estructura.

También se lo puede definir como la fuerza total de díselo por cargas laterales que se ubica en la base de la estructura, esto como resultado del sismo de diseño.

Este cortante basal de diseño se lo simboliza con la letra V, a nivel de cargas últimas, aplicado en una determinada estructura en una dirección especificada, para ello la norma indica siguiente la expresión:

𝑉 = 𝐼 ∗ 𝑆𝑎(𝑇𝑎) 𝑅 ∗ ∅𝑃 ∗ ∅𝐸

∗ 𝑊

Dónde:

Sa (Ta) Espectro de diseño en aceleración;

ØP y ØE Coeficientes de configuración en planta y elevación; I Coeficiente de importancia;

R Factor de reducción de resistencia sísmica;

V Cortante basal total de diseño

W Carga sísmica reactiva;

Ta Período de vibración.

W= D + 0.25 Li Dónde:

D Total de carga muerta de la estructura.

31 Determinación del período de vibración T

El periodo de vibración se lo define como el tiempo que transcurre dentro de un movimiento armónico vibratorio u ondulatorio, para que el sistema vibratorio regrese a su posición inicial (original) considerada luego de un ciclo de oscilación. El periodo de vibración es medido entre puntos equivalentes que produce la onda

Este factor T, es el periodo de vibración aproximado de la estructura, para estimarlo en el proyecto se utiliza el método 1 que se presenta en la Norma Ecuatoriana de la Construcción:

Método 1

Tabla 14 Coeficiente Ct y ∝ dependiendo del tipo de estructura

Tipo de estructura Ct α

Estructuras de acero

Sin arriostramientos 0.072 0.8

Con arriostramientos 0.073 0.075

Pórticos especiales de hormigón armado

Sin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras. 0.055 0.9

Con muros estructurales o diagonales rigidizadoras y para otras estructuras basadas en muros

estructurales y mampostería estructural.

0.055 0.75

Fuente: (Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-SE-DS, 2015, pág. 62) 𝑇 = 𝐶𝑡∗ ℎ𝑛∝

Dónde:

𝑪t Coeficiente que depende del tipo de edificio, están dado en la Tabla 2.14

hn Altura máxima del edificio de n pisos, medida en metros desde la base de la estructura,

32

Ductilidad y factor de reducción de resistencia sísmica R

R es un factor de reducción de las fuerzas sísmicas de diseño, permitido siempre y cuando las estructuras y sus conexiones sean diseñadas para desarrollar un mecanismo de falla previsible y con una ductilidad adecuada, concentrando el daño especialmente en las secciones detalladas para funcionar como rotulas plásticas.

El factor de reducción de resistencia sísmica R, es un valor con el cual se permite disminuir la ordenada del espectro elástico siempre y cuando el comportamiento inelástico sea adecuado, esto proveyendo una adecuada ductilidad y la capacidad de disipación de inercia que eviten el colapso de la estructura ante la presencia de un evento extremo.

De igual manera es importante que los valores del factor R, deben considerar las

cargas sísmicas a nivel de la resistencia en lugar que el nivel de servicio.

La NEC-SE-DS considera que este factor depende de criterios tales como:  Tipo de estructura

 Tipo de suelo  Periodo de vibración considerado

 Factores de ductilidad, sobre resistencia, redundancia y amortiguamiento de una estructura en condiciones al límite.

A continuación en la Tabla 15 y 16 se muestran los factores R dependiendo del sistema estructural en estudio, de aquí se deberá tomar el menor valor de R cuando el sistema estructural resulte de la combinación de varios sistemas.

33

Tabla 15 Coeficiente R para sistemas estructurales dúctiles

Sistemas Estructurales Dúctiles

R

Sistemas Duales

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas y con muros estructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras (sistemas duales).

8

Pórticos especiales sismo resistentes de acero laminado en caliente, sea con diagonales rigidizadoras (excéntricas o concéntricas) o con muros

estructurales de hormigón armado.

8

Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente con diagonales rigidizadoras (excéntricas o concéntricas).

8

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas banda, con muros estructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras

7

Pórticos resistentes a momentos

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas.

8

Pórticos especiales sismo resistentes, de acero laminado en caliente o con elementos armados de placas.

8

Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente.

8

Otros sistemas estructurales para edificaciones

Sistemas de muros estructurales dúctiles de hormigón armado. 5 Pórticos especiales sismo resistentes de hormigón armado con vigas banda. 5

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Tabla 16 Coeficiente R para sistemas estructurales de ductilidad limitada

Sistemas Estructurales de Ductilidad Limitada

R

Pórticos resistentes a momento

Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada en la NEC-SE-HM, limitados a viviendas de hasta 2 pisos con luces de hasta 5metros

3

Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada en la NEC-SE-HM con armadura electrosoldada de alta resistencia

2.5

Estructuras de acero conformado en frío, aluminio, madera, limitados a 2 pisos.

2.5

Muros estructurales portantes

Mampostería no reforzada, limitada a un piso. 1

Mampostería reforzada, limitada a 2 pisos. 3

Mampostería confinada, limitada a 2 pisos. 3

Muros de hormigón armado, limitados a 4 pisos. 3

Fuente: (Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-SE-DS, 2015, pág. 65)

2.4. Evaluación del Riesgo sísmico en Edificios.