FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTEFGFGFGFG.pptx

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1. Titulo a – nsr 10

2. Métodos de análisis sísmicos -Fuerza horizontal equivalente -Métodos de análisis dinámico elástico -Métodos de análisis dinámico inelástico -Métodos de análisis no lineal estático de plastificación progresiva

3. ¿Qué ES EL METODO DE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE? Un método aproximado de análisis estático usado ampliamente para representar las fuerzas sísmicas de diseño que actúan sobre una estructura, reduciendo a una única fuerza horizontal equivalente de cargas laterales, buscando reducir un problema dinámico a un problema estático

4. ¿En qué edificaciones puede utilizarse el método de la fuerza horizontal equivalente como método de análisis sísmico? Puede utilizarse el método de la fuerza horizontal equivalente en las siguientes edificaciones: (a) Todas las edificaciones, regulares e irregulares, en las zonas de amenaza sísmica baja. (b) Todas las edificaciones, regulares e irregulares, pertenecientes al grupo de uso I , localizadas en zonas de amenaza sísmica intermedia. (c) Edificaciones regulares, de 20 niveles o menos y 60 m de altura o menos medidos desde la base, en cualquier zona de amenaza sísmica, exceptuando edificaciones localizadas en lugares que tengan un perfil de suelo tipo D, E o F, con periodos de vibración mayores de 2TC. (d) Edificaciones irregulares que no tengan más de 6 niveles ni más de 18 m de altura medidos a partir de la base, (e) Estructuras flexibles apoyadas sobre estructuras más rígidas que cumplan los requisitos de A.3.2.4.3.

5. ¿Cuál es el alcance del titulo a.4 DEL NSR10 Los requisitos de este Capítulo controlan la obtención de las fuerzas sísmicas horizontales de la edificación y el análisis sísmico de la misma, de acuerdo con los requisitos dados en el Capítulo A.3 (Requisitos generales de diseño sismorresistente) para la utilización del método de la fuerza horizontal equivalente.

6. ¿Cómo SE TIENE EN CUENTA LA TORSIÓN EN EL MÉTODO DE LA FHE? Se tiene en cuenta al momento de calcular el coeficiente de capacidad de disipación de energía (R) para ser empleado en el diseño, ya que sea multiplicado por el coeficiente de reducción de capacidad de disipación de energía por irregularidades en planta, el cual esta directamente vinculado con la torsión.

7. ¿Qué requisitos tiene el nsr10 respecto a la torsión accidental? Cuando existen irregularidades en planta de tipo 1ap (Torsional) y 1bp (Torsional extrema) DEBE AUMNETARSE LA TORSION ACCIDENTAL en cada nivel X multiplicándola por el coeficiente de ampliación Ax .

8. ¿Qué requisitos existen en el método de la FHE respecto a los diafragmas? En el método de la fuerza horizontal equivalente, los diafragmas son elementos importantes de la estructura, ya que transmiten las fuerzas sísmicas entre los diferentes elementos de la estructura, como las paredes y los pilares. Para garantizar la seguridad de la estructura, es necesario que los diafragmas cumplan con ciertos requisitos en cuanto a su rigidez y resistencia. Estos requisitos son: A.3.6.8.1 — La deflexión en el plano del diafragma no debe exceder la deflexión permisible de los elementos que estén adheridos a él. La deflexión permisible debe ser aquella que permita a los elementos adheridos mantener su integridad estructural bajo las fuerzas impuestas. A.3.6.8.2 — Los diafragmas de piso o de cubierta deben diseñarse para que sean capaces de resistir las fuerzas causadas por la aceleración en cada nivel, expresada como una fracción de la gravedad, determinada por medio de la siguiente ecuación: heq puede estimarse simplificadamente como 0.75hn

9. Alternativamente a la ecuación A.3.6-3 para calcular las fuerzas que deben resistir los diafragmas de piso o de cubierta, pueden usarse estimaciones más precisas de las aceleraciones absolutas máximas a que estarían sometidos estos diafragmas, resultado por ejemplo, de análisis dinámicos. Cuando el diafragma debe transmitir fuerzas provenientes de los elementos verticales del sistema de resistencia sísmica que se encuentren por encima del diafragma, a elementos verticales del sistema de resistencia sísmica que se encuentren por debajo del diafragma, debido a desplazamientos en la localización de los elementos, o por cambios en la rigidez de los elementos verticales, las fuerzas correspondientes se deben adicionar a las obtenidas por medio de la ecuación A.3.6-3. A.3.6.8.3 — Los diafragmas que den apoyo a muros de concreto reforzado o de mampostería, deben tener amarres continuos entre los diferentes elementos del diafragma con el fin de distribuir las fuerzas de anclaje especificadas en A.3.6.10. A.3.6.8.4 — Las conexiones del diafragma a los elementos verticales o a los elementos colectores, o entre elementos colectores, en estructuras localizadas en zonas de amenaza sísmica alta que tengan irregularidades en planta de los tipos 1aP, 1bP, 2P, 3P ó 4P (tabla A.3-6), deben diseñarse para las fuerzas sísmicas correspondientes, multiplicadas por 1.25. A.3.6.8.5 — En las edificaciones localizadas en zonas de amenaza sísmica alta que tengan irregularidades en planta del tipo 2P (tabla A.3-6), los elementos del diafragma deben diseñarse considerando movimientos independientes de las alas que se proyectan hacia afuera de la estructura. Cada uno de los elementos del diafragma debe diseñarse para la condición más severa producida por el movimiento de las alas del diafragma en la misma dirección, o en direcciones opuestas.

10. ¿cómo se obtiene el periodo fundamental de la edificación? El valor del período fundamental de la edificación, T , debe obtenerse a partir de las propiedades de su sistema de resistencia sísmica, en la dirección bajo consideración, de acuerdo con los principios de la dinámica estructural, utilizando un modelo matemático linealmente elástico de la estructura. Este requisito puede suplirse por medio del uso de la siguiente ecuación: Los valores de fi representan unas fuerzas horizontales distribuidas aproximadamente de acuerdo con las ecuaciones A.4.3-2 y A.4.3-3, o utilizando cualquier otra distribución racional que se aproxime a la del modo fundamental de la estructura en la dirección en estudio. Las deflexiones horizontales, δ i , deben calcularse utilizando las fuerzas horizontales fi .

11. ¿cómo se obtiene el periodo fundamental de la edificación? Alternativamente, para edificaciones de 12 pisos o menos con alturas de piso, hp , no mayores de 3 m cuyo sistema estructural de resistencia sísmica está compuesto por pórticos resistentes a momentos de concreto reforzado o acero estructural, el período de vibración aproximado, Ta , en s, puede determinarse por medio de la ecuación A.4.2-5.

12. ¿Cómo SE OBTIENE EL LÍMITE MÁXIMO DEL PERIODO? El valor de T no puede exceder C Tu a , donde Cu se calcula por medio de la ecuación A.4.2-2 y Ta se calcula de acuerdo con A.4.2-3. pero Cu no debe ser menor de 1.2. Alternativamente el valor de T puede ser igual al período fundamental aproximado, Ta , que se obtenga por medio de la ecuación A.4.2-3. donde Ct y D tienen los valores dados en la tabla A.4.2-1.

13. Explique el numeral a.4.2.3 del nsr10 El valor de T obtenido al utilizar las ecuaciones A.4.2-1, A.4.2-3 o A.4.2-5 es un estimativo inicial razonable del período estructural para predecir las fuerzas a aplicar sobre la estructura con el fin de dimensionar su sistema de resistencia sísmica. Sin embargo, una vez dimensionada la estructura, debe calcularse el valor ajustado de T mediante la aplicación de análisis modal o de la ecuación A.4.2-1 para compararlo con el estimado inicial; si el periodo de la estructura diseñada difiriera en más del 10% con el periodo estimado inicialmente, debe repetirse el proceso de análisis, utilizando el último periodo calculado como nuevo estimado, hasta que se converja en un resultado dentro de la tolerancia del 10% señalada.

14. ¿CÓMO SE DETERMINA EL CORTANTE SÍSMICO EN LA BASE? — El cortante sísmico en la base, Vs , equivalente a la totalidad de los efectos inerciales horizontales producidos por los movimientos sísmicos de diseño, en la dirección en estudio, se obtiene por medio de la siguiente ecuación: El valor de Sa en la ecuación anterior corresponde al valor de la aceleración, como fracción de la de la gravedad, leída en el espectro definido en A.2.6 para el período T de la edificación.

15. ¿Cómo se determinan las fuerzas sísmicas horizontales de cada nivel? La fuerza sísmica horizontal, Fx , en cualquier nivel x , para la dirección en estudio, debe determinarse usando la siguiente ecuación: donde k es un exponente relacionado con el período fundamental, T , de la edificación de la siguiente manera: (a) Para T menor o igual a 0.5 segundos, k 1.0. (b) Para T entre 0.5 y 2.5 segundos, k 0.75 0.5T. (c) Para T mayor que 2.5 segundos, k 2.0 .

16. ¿Cómo se realiza el análisis de la estructura para las fuerzas sísmicas obtenidas? El efecto de las fuerzas sísmicas, obtenidas de acuerdo con los requisitos de A.4.3, correspondientes a cada nivel, debe evaluarse por medio de un análisis realizado utilizando un modelo matemático linealmente elástico de la estructura, que represente adecuadamente las características del sistema estructural. El análisis, realizado de acuerdo con los principios de la mecánica estructural, debe tenerse en cuenta, como mínimo: NSR-10 — Capítulo A.4 — Método de la fuerza horizontal equivalente A-66 (a) Las condiciones de apoyo de la estructura, especialmente cuando se combinen elementos verticales de resistencia sísmica con diferencias apreciables en su rigidez, (b) El efecto de diafragma, rígido o flexible, de los entrepisos de la edificación, en la distribución del cortante sísmico del piso a los elementos verticales del sistema estructural de resistencia sísmica, (c) Las variaciones en las fuerzas axiales de los elementos verticales del sistema de resistencia sísmica causadas por los momentos de vuelco que inducen las fuerzas sísmicas, (d) Los efectos torsionales prescritos en A.3.6.7, (e) Los efectos de la dirección de aplicación de la fuerza sísmica prescritos en A.3.6.3, (f) En estructuras de concreto reforzado y mampostería estructural, a juicio del ingeniero diseñador, consideraciones acerca del grado de fisuración de los elementos, compatibles con las fuerzas sísmicas y el grado de capacidad de disipación de energía prescrito para el material estructural, y (g) Deben consultarse lo requisitos de A.3.4.3.

17. ¿Qué resultados mínimos se deben obtener de este análisis? (a) Los desplazamientos horizontales de la estructura, incluyendo los efectos torsionales, que se emplean para evaluar si las derivas de la estructura cumplen los requisitos dados en el Capítulo A.6. (b) La distribución del cortante de piso, incluyendo los efectos torsionales, a todos los elementos verticales del sistema de resistencia sísmica. (c) Los efectos de las fuerzas sísmicas en la cimentación de la edificación. (d) Las fuerzas internas (momentos flectores, fuerzas cortantes, fuerzas axiales y momentos de torsión) correspondientes a cada elemento que haga parte del sistema de resistencia sísmica.

18. ¿Cuál es el alcance general del Capítulo A.12 del NSR-10? Los requisitos del presente Capítulo deben emplearse en el diseño de las edificaciones indispensables enumeradas en A.2.5.1.1, las incluidas en los literales (a), (b), (c) y (d) del grupo de Uso III, tal como lo define A.2.5.1.2 y de las demás que la comunidad designe como tales.

19. ¿A qué edificaciones aplica los requisitos del Capítulo A.12? GRUPO 4 – EDIFICACIONES INDISPENSABLES (TODOS) GRUPO 3 Estaciones de bomberos, defensa civil, policía, cuarteles de las fuerzas armadas, y sedes de las oficinas de prevención y atención de desastres. Garajes de vehículos de emergencia Estructuras y equipos de centros de atención de emergencias Guarderías, escuelas, colegios, universidades y otros centros de enseñanza.

20. ¿Cuál es la metodología de análisis a utilizar? En la verificación de la respuesta de la estructura a los movimientos sísmicos correspondientes al umbral de daño, como mínimo debe emplearse el método de la fuerza horizontal equivalente dado en el Capítulo A.4, aunque se permite el uso del método del análisis dinámico, prescrito en el Capítulo A.5

21. ¿Cuáles son los requisitos de deriva del método? A.12.5.1 — DESPLAZAMIENTOS TOTALES HORIZONTALES PARA EL UMBRAL DE DAÑO — Los desplazamientos horizontales, en las dos direcciones principales en planta, que tienen todos los grados de libertad de la estructura al verse afectada por los movimientos sísmicos para el umbral de daño, definidos en A.12.2, se determinan por medio del análisis estructural realizado utilizando el método de análisis definido en A.12.4 y con las rigideces indicadas en A.12.4.2. Los desplazamientos horizontales para el umbral de daño, en cualquiera de las direcciones principales en planta y para cualquier grado de libertad de la estructura, se obtienen por medio de la ecuación A.6.2-1, con la excepción de que no hay necesidad de incluir los desplazamientos causados por los efectos P-Delta. A.12.5.2 — DERIVA MÁXIMA PARA EL UMBRAL DE DAÑO — La deriva máxima, para el umbral de daño, en cualquier punto del piso bajo estudio se obtiene por medio de la ecuación A.6.3-1. A.12.5.3 — LÍMITES DE LA DERIVA PARA EL UMBRAL DE DAÑO — La deriva máxima, para el umbral de daño, evaluada en cualquier punto de la estructura, determinada de acuerdo con el procedimiento de A.12.5.2, no puede exceder los límites establecidos en la tabla A.12.5-1, en la cual la deriva máxima se expresa como un porcentaje de la altura de piso hpi

22. ¿Cuáles son los requisitos de deriva del método? A.12.5.3.1 — Se permite emplear el límite de deriva máxima permisible de pi 0.0040h en edificaciones construidas con mampostería estructural cuando éstas estén compuestas por muros cuyo modo prevaleciente de falla sea la flexión ante fuerzas paralelas al plano del muro, diseñados esencialmente como elementos verticales esbeltos que actúan como voladizos apoyados en su base o cimentación y que se construyen de tal manera que la transferencia de momento entre muros a través de los elementos horizontales de acople en los diafragmas de entrepiso, ya sean losas, vigas de enlace, antepechos o dinteles, sea despreciable. A.12.5.3.2 — Cuando se trate de muros de mampostería poco esbeltos o cuyo modo prevaleciente de falla sea causado por esfuerzos cortantes, debe emplearse el límite de deriva máxima permisible de pi 0.0020h .

23. ¿Se deben verificar esfuerzos en los elementos estructurales y no estructurales? A.12.6.1 — ELEMENTOS ESTRUCTURALES — No hay necesidad de verificar los elementos estructurales para los esfuerzos generados por el sismo del umbral de daño. A.12.6.2 — MUROS NO ESTRUCTURALES — No hay necesidad de verificar los elementos no estructurales para los esfuerzos generados por el sismo del umbral de daño.

24. ¿Cuál es el alcance general del Capítulo A.10 del NSR-10? Los requisitos dados en este Capítulo deben ser utilizados para llevar a cabo la evaluación del comportamiento sísmico y el diseño de la intervención, reparación o refuerzo de la estructura de edificaciones existentes antes de la vigencia de la presente versión del Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes que se modifiquen o rehabiliten en el territorio nacional. A.10.1.3.1 — Reparaciones y cambios menores. A.10.1.3.2 — Cambio de uso A.10.1.3.3 — Vulnerabilidad sísmica A.10.1.3.5 — Reforzamiento estructural A.10.1.3.6 — Reparación de edificaciones dañadas por sismos

25. ¿A qué edificaciones aplica los requisitos del Capítulo A.10? A edificaciones existentes diseñadas y construidas con anterioridad a la vigencia de la presente versión del Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes.

26. ¿Cuál es la metodología de análisis a utilizar? a) Cuando se disponga de documentos descriptivos del diseño de la estructura y su sistema de cimentación original, debe constatarse en el sitio su concordancia con la construcción tal como se encuentra en el momento. Deben hacerse exploraciones en lugares representativos y dejar constancia del alcance de estas exploraciones. (b) La calidad de la construcción de la estructura original debe determinarse de una manera cualitativa. (c) El estado de conservación de la estructura debe evaluarse de una manera cualitativa. (d) Debe investigarse la estructura con el fin de determinar su estado a través de evidencia de fallas locales, deflexiones excesivas, corrosión de las armaduras y otros indicios de su comportamiento. (e) Debe investigarse la ocurrencia de asentamientos de la cimentación y su efecto en la estructura. (f) Debe determinarse la posible ocurrencia en el pasado de eventos extraordinarios que hayan podido afectar la integridad de la estructura, debidos a explosión, incendio, sismo, remodelaciones previas, colocación de acabados que hayan aumentado las cargas, y otras modificaciones.

27. ¿Explique su uso y procedimientos? INFORMACIÓN PRELIMINAR Etapa 1 — Debe verificarse que la intervención esté cubierta por el alcance dado en A.10.1.3. Etapa 2 — Debe recopilarse y estudiarse la información existente acerca del diseño geotécnico y estructural así como del proceso de construcción de la edificación original y sus posteriores modificaciones y deben hacerse exploraciones en la edificación, todo esto de acuerdo con A.10.2. Etapa 3 — El estado del sistema estructural debe calificarse con respecto a: (a) la calidad del diseño de la estructura original y su sistema de cimentación y de la construcción de la misma y (b) el estado de mantenimiento y conservación. Esta calificación debe hacerse de acuerdo con los requisitos de A.10.2.

28. ¿Explique su uso y procedimientos? EVALUACIÓN DE LA ESTRUCTURA EXISTENTE Etapa 4 — Deben determinarse unas solicitaciones equivalentes de acuerdo con los requisitos de A.10.4.2. Etapa 5 — Debe llevarse a cabo un análisis elástico de la estructura y de su sistema de cimentación para las solicitaciones equivalentes definidas en la Etapa 4. Etapa 6 — La resistencia existente de la estructura debe determinarse utilizando los requisitos de A.10.4.3.3. Etapa 7 — Se debe obtener una resistencia efectiva de la estructura, a partir de la resistencia existente, afectándola por dos coeficientes de reducción de resistencia obtenidos de los resultados de la calificación llevada a cabo en la Etapa 3. Etapa 8 — Debe determinarse un índice de sobreesfuerzo como el máximo cociente obtenido para cualquier elemento o sección de éste, entre las fuerzas internas solicitadas obtenidas del análisis estructural realizado en la Etapa 5 para las solicitaciones equivalentes definidas en la Etapa 4 y la resistencia efectiva obtenida en la Etapa 7. Etapa 9 — Utilizando los desplazamientos horizontales obtenidos en el análisis de la Etapa 5 deben obtenerse las derivas de la estructura. Etapa 10 — Debe determinarse un índice de flexibilidad por efectos horizontales como el máximo cociente entre las derivas obtenidas en la Etapa 9 y las derivas permitidas por el Reglamento en el Capítulo A.6. Igualmente debe determinarse un índice de flexibilidad por efectos verticales como el máximo cociente entre las deflexiones verticales medidas en la edificación y las deflexiones permitidas por el presente Reglamento.