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A-02-NSR-09 edic para AIS-100
Didactica del análisis
UNIR Colombia
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CAPÍTULO A.
ZONAS DE AMENAZA SÍSMICA
Y MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO
A.2 — NOMENCLATURA
Aa = coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva, para diseño, dado en A.2. Av = coeficiente que representa la velocidad horizontal pico efectiva, para diseño, dado en A.2. dc = es la suma de los espesores de los k estratos de suelos cohesivos localizados dentro de los 30 m superiores del perfil. di = espesor del estrato i, localizado dentro de los 30 m superiores del perfil. ds = es la suma de los espesores de los m estratos de suelos no cohesivos localizados dentro de los 30 m superiores del perfil en ecuación A.2-3. Fa = coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos cortos, debida a los efectos de sitio, adimensional. Fv = coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos intermedios, debida a los efectos de sitio, adimensional. g = aceleración debida a la gravedad (9 m/s 2 ). H = espesor total en m de los estratos de suelos cohesivos. I = coeficiente de importancia definido en A.2. IP = índice de plasticidad, el cual se obtiene cumpliendo la norma ASTM D 4318. Ni = número de golpes por píe obtenido en el ensayo de penetración estándar, realizado in situ de acuerdo con la norma ASTM D 1586, haciendo corrección por energía N60 sin hacerle corrección alguna. El valor de Ni usado para obtener el valor medio, no debe exceder 100. R 0 = coeficiente de capacidad de disipación de energía básico definido para cada sistema estructural y cada grado de capacidad de disipación de energía del material estructural. Véase el Capítulo A. R = coeficiente de capacidad de disipación de energía para ser empleado en el diseño, corresponde al coeficiente de disipación de energía básico, R 0 , multiplicado por los coeficientes de reducción de capacidad de disipación de energía por irregularidades en altura, en planta, y por ausencia de redundancia en el sistema estructural de resistencia sísmica (R = φa φp φr R 0 ). Véase el Capítulo A. RC = coeficiente de capacidad de disipación de energía definido para la zona de períodos cortos menores de TC en función del valor de R, cuando se exige así en los estudios de microzonificación. Definido en la ecuación A.2-1. Sa = valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración dado. Máxima aceleración horizontal de diseño, expresada como una fracción de la aceleración de la gravedad, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T. Está definido en A.2.6. Sd = valor del espectro de desplazamientos de diseño para un período de vibración dado. Máximo desplazamiento horizontal de diseño, expresado en m, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T. Está definido en A.2.6. Sv = valor del espectro de velocidades de diseño para un período de vibración dado. Máxima velocidad horizontal de diseño, expresada en m/s, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T. Está definido en A.2.6. sui = es la resistencia al corte no drenado en kPa (kgf/cm²) del estrato i, la cual no debe exceder 250 kPa (2. kgf/cm²) para realizar el promedio ponderado. Esta resistencia se mide cumpliendo la norma NTC 1527 (ASTM D 2166) o la norma NTC 2041 (ASTM D 2850). T = período de vibración del sistema elástico, en segundos. TC = período de vibración, en segundos, correspondiente a la transición entre la zona de aceleración constante del espectro de diseño, para períodos cortos, y la parte descendiente del mismo. (Véase A.2). TL = período de vibración, en segundos, correspondiente al inicio de la zona de desplazamiento aproximadamente constante del espectro de diseño, para períodos largos. (Véase A.2). T 0 = período de vibración al cual inicia la zona de aceleraciones constantes del espectro de aceleraciones, en s. vsi = velocidad media de la onda de cortante del suelo del estrato i, medida en campo, en m/s w = contenido de humedad en porcentaje, el cual se determina por medio de la norma NTC 1495 (ASTM D 2166).
A.2 — GENERAL
A.2.1— MOVIMIENTOS SÍSMICOS PRESCRITOS — Para efectos del diseño sísmico de la estructura, ésta debe localizarse dentro de una de las zonas de amenaza sísmica, baja, intermedia o alta, y además deben utilizarse los movimientos sísmicos de diseño definidos en el presente Capítulo, los cuales se pueden expresar por medio del espectro elástico de diseño definido en A.2, o por medio de familias de acelerogramas que cumplan los requisitos de A.2.
A.2.1 — EFECTOS LOCALES DIFERENTES — En A.2 el Reglamento prescribe un procedimiento para determinar los efectos en los movimientos sísmicos de diseño de la transmisión de las ondas sísmicas en el suelo existente debajo de la edificación. Pueden utilizarse movimientos sísmicos de diseño diferentes a los definidos en A.2 , si se demuestra que fueron obtenidos utilizando mejor información proveniente de un estudio detallado de propagación de la onda sísmica a través del suelo existente debajo del sitio, o de la incidencia de la topografía del lugar, en los siguientes casos:
A.2.1.2 — Estudios de microzonificación sísmica — Cuando las autoridades municipales o distritales han aprobado un estudio de microzonificación sísmica, realizado de acuerdo con el alcance que fija la sección A.2, el cual contenga recomendaciones para el lugar donde se adelantará la edificación, ya sea por medio de unos efectos de sitio o formas espectrales especiales, se deben utilizar los resultados de ésta, así como los valores del coeficiente de sitio, dados en ella, en vez de los presentados en A.2 y A.2.
A.2.1.2 — Estudios sísmicos particulares de sitio — Cuando el ingeniero geotecnista responsable del estudio geotécnico de la edificación defina unos efectos locales particulares para el lugar donde se encuentra localizada la edificación, utilizando estudios de amplificación de las ondas sísmicas o estudios especiales referentes a efectos topográficos, o ambos, realizados de acuerdo con lo prescrito en A.2.
A.2.1.2 — Procedimiento alterno para determinar los efectos locales — En edificaciones de los grupos de uso I y II tal como se definen en A.2 y cuando estas edificaciones tienen cinco o menos losas aéreas libres para desplazarse horizontalmente y el punto más alto de su cubierta está a menos de 18 m de altura sobre el punto del terreno circundante a la estructura de la edificación con mayor elevación, de no existir un estudio de microzonificación sísmica debidamente expedido por las autoridades municipales o distritales, según sea el caso y cuando no sea posible en el estudio geotécnico realizar las mediciones de las propiedades del suelo en el perfil geotécnico sobre el cual se adelantará la edificación de la forma que lo requiere A.2, se permite emplear el procedimiento alterno para determinar los efectos locales presentado en A.2.
A.2.1 — MOVIMIENTOS SÍSMICOS DIFERENTES — Cuando se utilicen movimientos sísmicos de diseño obtenidos a partir de valores de Aa o Av diferentes de los dados en este Reglamento, estos valores de Aa, o Av, o ambos, deben ser aprobados por la oficina o dependencia distrital o municipal encargada de expedir las licencias de construcción, previo concepto de la Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes.
A.2 — MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO
A.2.2 — Los movimientos sísmicos de diseño se definen en función de la aceleración pico efectiva, representada por el parámetro Aa, y de la velocidad pico efectiva, representada por el parámetro Av, para una probabilidad del diez por ciento de ser excedidos en un lapso de cincuenta años, Los valores de estos coeficientes, para efectos de este Reglamento, deben determinarse de acuerdo con A.2.2 y A.2.2.
A.2.2 — Se determina el número de la región en donde está localizada la edificación usando para Aa el Mmapa de la figura A.2-2 y el número de la región donde está localizada la edificación para Av en el mapa de la figura A.2-3.
A.2.2 — Los valores de Aa y Av, se obtienen de la tabla A.2-1, en función del número de la región determinado en A.2.2. Para las ciudades capitales de departamento del país los valores utilizando se presentan en la tabla A.2-2, y para todos los municipios del país en el Apéndice A-4, incluido al final del presente Título.
TABLA A.2-
VALOR DE Aa Y DE Av PARA LAS CIUDADES CAPITALES DE DEPARTAMENTO
Ciudad Aa Av
Zona de Amenaza Sísmica Arauca 0 0 Intermedia Armenia 0 0 Alta Barranquilla 0 0 Baja Bogotá D. C. 0 0 Intermedia Bucaramanga 0 0 Alta Cali 0 0 Alta Cartagena 0 0 Baja Cúcuta 0 0 Alta Florencia 0 0 Intermedia Ibagué 0 0 Intermedia Leticia 0 0 Baja Manizales 0 0 Alta Medellín 0 0 Intermedia Mitú 0 0 Baja Mocoa 0 0 Alta Montería 0 0 Intermedia Neiva 0 0 Alta Pasto 0 0 Alta Pereira 0 0 Alta Popayán 0 0 Alta Puerto Carreño 0 0 Baja Puerto Inírida 0 0 Baja Quibdó 0 0 Alta Riohacha 0 0 Intermedia San Andrés, Isla 0 0 Baja Santa Marta 0 0 Intermedia San José del Guaviare 0 0 Baja Sincelejo 0 0 Intermedia Tunja 0 0 Intermedia Valledupar 0 0 Baja Villavicencio 0 0 Alta Yopal 0 0 Intermedia
En tanto se tengan los valores de Aa y Av provenientes del nuevo estudio de amenaza sísmica del país, los valores que se presentan aquí corresponden a los mismos valores del análisis de amenaza sísmica de la NSR-98 y se ha colocado en Av el mismo valor de Aa de esa versión del Reglamento. Lo anterior igualmente aplica a los mapas presentados a continuación.
ARAUCA
CARTAGENA
LETICIA
MITU
-80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 -69 -68 -67 -
-
-
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0
1
2
3
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12
13
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0
1
2
3
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8
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12
13
-80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 -69 -68 -67 -
BAJA
INTERMEDIA
RIOHACHA BARRANQUILLA
SANTA MARTA
VALLEDUPAR
BAJA
SINCELEJO MONTERIA
CUCUTA
ALTA
QUIBDO
INTERMEDIA
MEDELLIN
BUCARAMANGA
ALTA
PUERTO INIRIDA
YOPAL
TUNJA
VILLAVICENCIO
BOGOTA IBAGUE
MANIZALES PEREIRA ARMENIA
CALI
POPAYAN SAN JOSE DEL GUAVIARE
NEIVA
FLORENCIA MOCOA
PASTO
ALTA
BAJA
I NTERMED
A I
PUERTO CARREÑO
- 14 SAN ANDRES Y PROVIDENCIA BAJA
ZONAS DE AMENAZA SISMICA
Figura A.2-
CALI
LETICIA
MITU
-80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 -69 -68 -67 -
-
-
-
-
-
0
1
2
3
4
5
6
7
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9
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13
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-
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0
1
2
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4
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6
7
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9
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12
13
-80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 -69 -68 -67 -
21
3
4
5
6
97
1
3
9
7
6
6
5
5
5
7
8
2
4
3
4
6
7
8
CUCUTA
BUCARAMANGA
MEDELLIN
TUNJA YOPAL
BOGOTA VILLAVICENCIO
NEIVA
SAN JOSE DEL GUAVIARE
PASTO MOCOA
FLORENCIA
PUERTO CARREÑO
PUERTO INIRIDA
POPAYAN
ARMENIA
PEREIRA
MANIZALES
QUIBDO
SINCELEJO
BARRANQUILLA
SANTA MARTA RIOHACHA
VALLEDUPAR
- 14 SAN ANDRES Y PROVIDENCIA
3
CARTAGENA
MONTERIA
ARAUCA
IBAGUE
MAPA DE VALORES DE Av
Región Av 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 0. 10 0.
Figura A.2-
A.2 — EFECTOS LOCALES
En esta sección se dan los tipos de perfil de suelo y los valores de los coeficientes de sitio. El perfil de suelo debe ser determinado por el ingeniero geotecnista a partir de unos datos geotécnicos debidamente sustentados.
A.2.4 — GENERAL — Se prescriben dos factores de amplificación del espectro por efectos de sitio, Fa y Fv, los cuales afectan la zona del espectro de períodos cortos y períodos largos, respectivamente. Los efectos locales de la respuesta sísmica de la edificación deben evaluarse con base en los perfiles de suelo dados a continuación, independientemente del tipo de cimentación empleado. La identificación del perfil de suelo se realiza a partir de la superficie del terreno. Cuando existan sótanos, o en edificio en ladera, el ingeniero geotecnista, de acuerdo con el tipo de cimentación propuesta, puede variar el punto a partir del cual se inicia la definición del perfil, por medio de un estudio acerca de la interacción que pueda existir entre la estructura de contención y el suelo circundante; pero en ningún caso este punto puede estar por debajo de la losa sobre el terreno del sótano inferior.
A.2.4.1 — Estabilidad del depósito de suelo — Los perfiles de suelo presentados en esta sección A. hacen referencia a depósitos estables de suelo. Cuando exista la posibilidad de que el depósito no sea estable, especialmente ante la ocurrencia de un sismo, como puede ser en sitios en ladera o en sitios con suelos potencialmente licuables, no deben utilizarse las definiciones dadas y hay necesidad de realizar una investigación geotécnica que identifique la estabilidad del depósito, además de las medidas correctivas, si son posibles, que se deben tomar para poder adelantar una construcción en el lugar. El estudio geotécnico debe indicar claramente las medidas correctivas y los coeficientes de sitio que se debe utilizar en el diseño, dado que se lleven a cabo las medidas correctivas planteadas. La construcción de edificaciones en el sitio no puede adelantarse sin tomar medidas correctivas, cuando éstas sean necesarias.
A.2.4.1 — Procedimientos alternos — Cuando según A.2.1 se permitan procedimientos alternos para definir los efectos locales, se debe cumplir con lo requerido allí en vez de lo presentado en esta sección.
A.2.4 — TIPOS DE PERFIL DE SUELO — Se definen seis tipos de perfil de suelo los cuales se presentan en la tabla A.2.4-1. Los parámetros utilizados en la clasificación son los correspondientes a los 30 m superiores del perfil para los perfiles tipo A a E. Aquellos perfiles que tengan estratos claramente diferenciables deben subdividirse, asignándoles un subíndice i que va desde 1 en la superficie, hasta n en la parte inferior de los 30 m superiores del perfil. Para el perfil tipo F se aplican otros criterios y la respuesta no debe limitarse a los 30 m superiores del perfil en los casos de perfiles con espesor de suelo significativo.
A.2.4 — PARÁMETROS EMPLEADOS EN LA DEFINICIÓN DEL TIPO DE PERFIL DE SUELO — A continuación se definen los parámetros que se utilizan para definir el tipo de perfil de suelo con base en los 30 m superiores del mismo y ensayos realizados en muestras de al menos cada 1 m de espesor del suelo. Estos parámetros son (a) la velocidad media de la onda de cortante, v s , en m/s, (b) el número medio de golpes del ensayo de penetración
estándar, N , en golpes/píe a lo largo de todo el perfil, o, (c) cuando se trate de considerar por separado los estratos no cohesivos y los cohesivos del perfil, para los estratos de suelos no cohesivos se determinará el número medio de golpes del ensayo de penetración estándar, N ch , en golpes/píe, y para los cohesivos la resistencia media al corte
obtenida del ensayo para determinar su resistencia no drenada, s u , en kPa. Además se emplean el Índice de
Plasticidad (IP), y el contenido de humedad en porcentaje, w.
A.2.4.3 — Velocidad media de la onda de cortante — La velocidad media de la onda de cortante se obtiene por medio de:
v
d
d v
s
i i
n
i i si
= n =
=
∑
∑
1
1
(A.2-1)
donde: vsi = velocidad media de la onda de cortante del suelo del estrato i, medida en campo, en m/s di = espesor del estrato i, localizado dentro de los 30 m superiores del perfil
d i i
n
=
∑
1
= 30 m siempre
Tabla A.2.4- Clasificación de los perfiles de suelo
Tipo de perfil Descripción Definición A Perfil de roca competente v s ≥ 1500 m/s
B Perfil de roca de rigidez media 1500 m/s > v s ≥ 760 m/s
C
Perfiles de suelos muy densos o roca blanda, que cumplan con el criterio de velocidad de la onda de cortante, o
760 m/s> v s ≥ 360 m/s
perfiles de suelos muy densos o roca blanda, que cumplan con cualquiera de los dos criterios N ≥ 50, o s u ≥ 100 kPa (≈1 kgf/cm²)
D
Perfiles de suelos rígidos que cumplan con el criterio de velocidad de la onda de cortante, o 360 m/s > v s ≥ 180 m/s
perfiles de suelos rígidos que cumplan cualquiera de las dos condiciones 50 > N ≥ 15, o 100 kPa (≈1 kgf/cm²) > s u ≥ 50 kPa (≈0 kgf/cm²) Perfil que cumpla el criterio de velocidad de la onda de cortante, o 180 m/s > v s
E perfil que contiene un espesor total H mayor de 3 m de arcillas blandas
IP > 20 w ≥ 40% 50 kPa (≈0 kgf/cm²) > s u
F
Los perfiles de suelo tipo F requieren una evaluación realizada explícitamente en el sitio por un ingeniero geotecnista de acuerdo con el procedimiento de A.2. Se contemplan las siguientes subclases: F 1 — Suelos vulnerables a la falla o colapso causado por la excitación sísmica, tales como: suelos licuables, arcillas sensitivas, suelos dispersivos o débilmente cementados, etc. F 2 — Turba y arcillas orgánicas y muy orgánicas (H > 3 m para turba o arcillas orgánicas y muy orgánicas). F 3 — Arcillas de muy alta plasticidad (H > 7 m con Índice de Plasticidad IP > 75) F 4 — Perfiles de gran espesor de arcillas de rigidez mediana a blanda (H > 36 m)
A.2.4 — PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN — El procedimiento para definir el perfil es el siguiente:
A.2.4.5 — Paso 1 — Debe primero verificarse si el suelo cae dentro de la clasificación de alguna de las categorías de perfil de suelo tipo F, en cuyo caso debe realizarse un estudio sísmico particular de clasificación en el sitio, por parte de un ingeniero geotecnista siguiendo los lineamientos de A.2.
A.2.4.5 — Paso 2 — Debe establecerse la existencia de estratos de arcilla blanda. La arcilla blanda se define como aquella que tiene una resistencia al corte no drenado menor de 50 kPa (0 kgf/cm²), un contenido de humedad, w, mayor del 40%, y un índice de plasticidad, IP, mayor de 20. Si hay un espesor total, H, de 3 m o más de estratos de arcilla que cumplan estas condiciones el perfil se clasifica como tipo E.
A.2.4.5 — Paso 3 — El perfil se clasifica utilizando uno de los tres criterios: v s , N , o la consideración conjunta de N ch y s u , seleccionando el aplicable como se indica a continuación. En caso que se cuente v s prevalecerá la clasificación basada en este criterio. En caso que no se cuente con v s se podrá utilizar el criterio basado en N que involucra todos los estratos del perfil. Alternativamente se podrá utilizar el criterio basado conjuntamente en s u , para la fracción de suelos cohesivos y el criterio N ch , que toma en cuenta la fracción de los suelos no cohesivos del perfil. Para esta tercera consideración, en caso que las dos evaluaciones respectivas indiquen perfiles diferentes, se debe utilizar el perfil de suelos más blandos de los dos casos, por ejemplo asignando un perfil tipo E en vez de tipo D. En la tabla A.2.4-1 se resumen los tres criterios para clasificar perfil de suelos tipo C, D o E. Los tres criterios se aplican así:
(a) v s en los 30 m superiores del perfil, (b) N en los 30 m superiores del perfil, o
(c) N ch para los estratos de suelos existentes en los 30 m superiores que se clasifican como no cohesivos cuando IP < 20, o el promedio ponderado s u en los estratos de suelos cohesivos existentes en los 30 m superiores del perfil, que tienen IP > 20, lo que indique un perfil más blando.
Tabla A.2.4- Criterios para clasificar suelos dentro de los perfiles de suelo tipos C, D o E
Tipo de perfil v s N o N ch s u C entre 360 y 760 m/s mayor que 50 mayor que 100 kPa (≈ 1 kgf/cm²) D entre 180 y 360 m/s entre 15 y 50 entre 100 y 50 kPa (0 a 1 kgf/cm²) E menor de 180 m/s menor de 15 menor de 50 kPa (≈0 kgf/cm²)
A.2.4.5 — Velocidad de la onda de cortante en roca — La roca competente del perfil tipo A, debe definirse por medio de mediciones de velocidad de la onda de cortante en el sitio, o en perfiles de la misma formación donde haya meteorización y fracturación similares. En aquellos casos en que sabe que las condiciones de la roca son continuas hasta una profundidad de al menos 30 m, la velocidad de onda de cortante superficial puede emplearse para definir v s .La velocidad de la onda de cortante en roca, para el perfil Tipo B, debe medirse en el sitio o estimarse, por parte del ingeniero geotecnista para roca competente con meteorización y fracturación moderada. Para las rocas más blandas, o muy meteorizadas o fracturadas, deben medirse en el sitio la velocidad de la onda de cortante, o bien clasificarse como perfil tipo C. Los perfiles donde existan más de 3 m de suelo entre la superficie de la roca y la parte inferior de la fundación, no pueden clasificarse como perfiles tipo A o B.
En la tabla A.2.4-2 se dan los valores del coeficiente Fa que amplifica las ordenadas del espectro en roca para tener en cuenta los efectos de sitio en el rango de períodos cortos del orden de T 0 , como muestra la figura A.2.4-1. Se permite interpolar linealmente entre valores del mismo tipo de perfil.
Tabla A.2.4- Valores del coeficiente Fa, para la zona de periodos cortos del espectro
Tipo de Intensidad de los movimientos sísmicos Perfil Aa ≤ 0 Aa = 0 Aa = 0 Aa = 0 Aa ≥ 0. A 0 0 0 0 0. B 1 1 1 1 1. C 1 1 1 1 1. D 1 1 1 1 1. E 2 1 1 0 0. F véase nota véase nota véase nota Véase nota véase nota Nota: Para el perfil tipo F debe realizarse una investigación geotécnica particular para el lugar específico y debe llevarse a cabo un análisis de amplificación de onda de acuerdo con A.2.
En la tabla A.2.4-3 se dan los valores de del coeficiente Fv que amplifica las ordenadas del espectro en roca para tener en cuenta los efectos de sitio en el rango de períodos intermedios del orden de 1 s. Estos coeficientes se presentan también en la figura A.2.4-2. Se permite interpolar linealmente entre valores del mismo tipo de perfil.
Tabla A.2.4-3 — Valores del coeficiente Fv, para la zona de periodos intermedios del espectro
Tipo de Intensidad de los movimientos sísmicos Perfil Av ≤ 0 Av = 0 Av = 0 Av = 0 Av ≥ 0. A 0 0 0 0 0. B 1 1 1 1 1. C 1 1 1 1 1. D 2 2 1 1 1. E 3 3 2 2 2.
Coeficiente de amplificación Fv del suelo para la zona de períodos intermedios del espectro Figura A.2.4-
Los valores de los coeficientes Fa y Fv no tienen en cuenta efectos de ladera. De haberlos, deberán considerarse complementariamente.
A.2 — COEFICIENTE DE IMPORTANCIA
En esta sección se definen los grupos de tipo de uso y los valores del coeficiente de importancia.
A.2.5 — GRUPOS DE USO — Todas las edificaciones deben clasificarse dentro de uno de los siguientes Grupos de Uso:
A.2.5.1 — Grupo IV — Edificaciones indispensables — Son aquellas edificaciones de atención a la comunidad que deben funcionar durante y después de un sismo, y cuya operación no puede ser trasladada rápidamente a un lugar alterno. Este grupo debe incluir:
(a) Todas las edificaciones que componen hospitales de niveles de complejidad 2 y 3, de acuerdo con la clasificación del Ministerio de Salud, y clínicas y centros de salud que dispongan de servicios de cirugía, salas de cuidados intensivos, salas de neonatos y/o atención de urgencias, (b) Todas las edificaciones que componen aeropuertos, estaciones ferroviarias y de sistemas masivos de transporte, centrales telefónicas, de telecomunicación y de radiodifusión, (c) edificaciones designadas como refugios para emergencias, centrales de aeronavegación, hangares de aeronaves de servicios de emergencia, (d) edificaciones de centrales de operación y control de líneas vitales de energía eléctrica, agua, combustibles, información y transporte de personas y productos, (e) edificaciones que contengan agentes explosivos, tóxicos y dañinos para el público, y (f) En el Grupo IV deben incluirse las estructuras que alberguen plantas de generación eléctrica de emergencia, los tanques y estructuras que formen parte de sus sistemas contra incendio, y los accesos, peatonales y vehiculares de las edificaciones tipificadas en los literales a, b, c, d y e del presente numeral.
A.2.5.1 — Grupo III — Edificaciones de atención a la comunidad — Este grupo comprende aquellas edificaciones, y sus accesos, que son indispensables después de un temblor para atender la emergencia y preservar la salud y la seguridad de las personas, exceptuando las incluidas en el Grupo IV. Este grupo debe incluir:
(a) estaciones de bomberos, defensa civil, policía, cuarteles de las fuerzas armadas, y sedes de las oficinas de prevención y atención de desastres, (b) garajes de vehículos de emergencia, (c) estructuras y equipos de centros de atención de emergencias, (d) guarderías, escuelas, colegios, universidades y otros centros de enseñanza, y (e) aquellas otras que la administración municipal, distrital, departamental o nacional designe como tales.
A.2.5.1 — Grupo II — Estructuras de ocupación especial — Cubre las siguientes estructuras:
(a) edificaciones en donde se puedan reunir más de 200 personas en un mismo salón, (b) guarderías, escuelas, colegios, universidades y otros centros de enseñanza, (c) graderías al aire libre donde pueda haber más de 2000 personas a la vez, (d) almacenes y centros comerciales con más de 500 m² por piso, (e) edificaciones donde trabajen o residan más de 3000 personas, y (f) edificios gubernamentales.
A.2.5.1 — Grupo I — Estructuras de ocupación normal — Todas la edificaciones cubiertas por el alcance de este Reglamento, pero que no se han incluido en los Grupos II, III y IV.
A.2.5 — COEFICIENTE DE IMPORTANCIA — El Coeficiente de Importancia, I, modifica el espectro, y con ello las fuerzas de diseño, de acuerdo con el grupo de uso a que esté asignada la edificación para tomar en cuenta que para edificaciones de los grupos II, III y IV deben considerarse valores de aceleración con una probabilidad menor de ser excedidos que aquella del diez por ciento en un lapso de cincuenta años considerada en el numeral A.2.2. Los valores de I se dan en la tabla A.2-1.
TABLA A.2- VALORES DEL COEFICIENTE DE IMPORTANCIA, I
Grupo de Uso Coeficiente de Importancia, I IV 1 1. III 1 1. II 1. I 1.
NOTA al futuro: Los valores del coeficiente I indicados corresponden a los considerados por la última versión del NEHRP. Se ha recibido la observación que ellos pueden no corresponder a los valores deseados de probabilidad, aplicados a las curvas de excedencia para lugares en Colombia. Se analizará en los resultados que para el estudio de amenaza irá produciendo el INGEOMINAS de que orden de magnitud serían los valores aplicables de I a dichas probabilidades planteadas para, de ser el caso, realizar un ajuste a los valores propuestos en la tabla. Complementariamente, se analizará la conveniencia de la modificación de mayor envergadura planteada, evaluando en que medida para cada Grupo de Uso fuese del caso hacer diferenciación de dichos valores por sitios o zonas del país (hasta el punto de tener un mapa nacional y una tabla del valor de I para cada municipio para cada Grupo de uso), balanceando el nivel de variabilidad asociado con esta precisión con la eventual complejidad respectiva resultante.
A.2 — ESPECTRO DE DISEÑO
A.2.6 — Espectro de aceleraciones — La forma del espectro elástico de aceleraciones, Sa expresada como fracción de la gravedad, para un coeficiente de cinco por ciento (5%) del amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño, se da en la figura A.2-1 y se define por medio de la ecuación A.2-1, con las limitaciones dadas en A.2.6.1 a A.2.6.1. Véase también A.2.4.1.
v v a
1 A F I
S
T
= (A.2-1)
A.2.6.1 — Para períodos de vibración menores de TC, calculado de acuerdo con la ecuación A.2-2, el valor de Sa puede limitarse al obtenido de la ecuación A.2-3.
v v C a a
A F
T = 0 A F (A.2-2)
y S a = 2 Fa a I (A.2-3)
A.2.6.1 — Para períodos de vibración mayores que TL, calculado de acuerdo con la ecuación A.2-4, el valor de Sa no puede ser menor que el dado por la ecuación A.2-5.
TL =2 (A.2-4) y v v L a 2
1 F T I
S
T
= (A.2-5)
v a a 0
T
S 3 F I T 0 0 T
⎛ ⎞
= ⎜ + ⎟
⎝ ⎠
(m/s) (A.2-11)
S v (m/s)
T (s)
Figura A.2-2 — Espectro de Velocidades (m/s) Elástico de Diseño
A.2.6 — Espectro de desplazamientos — La forma del espectro elástico de desplazamientos en m, para un coeficiente de cinco por ciento (5%) del amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño, se da en la figura A.2-3 y se define por medio de la ecuación A.2-12, con las limitaciones dadas en A.2.6.3 a A.2.6.3.
S d = 0 F I Tv v (m) (A.2-12)
A.2.6.3 — Para períodos de vibración menores de TC, calculado de acuerdo con la ecuación A.2-2, el valor de Sd, en m, puede limitarse al obtenido de la ecuación A.2-13.
S d = 0 F I Ta a 2 (m) (A.2-13)
A.2.6.3 — Para períodos de vibración mayores que TL, calculado de acuerdo con la ecuación A.2-4, el valor de Sd, en m, no puede ser menor que el dado por la ecuación A.2-14.
S d = 0 F I Tv v L(m) (A.2-14)
A.2.6.3 — Cuando se utilice el análisis dinámico, tal como se define en el Capítulo A, para períodos de vibración diferentes del fundamental, en la dirección en estudio, menores de T 0 calculado de acuerdo con la ecuación A.2-6, el espectro de desplazamientos de diseño, en m, puede obtenerse de la ecuación A.2-15.
2 d a a 0
T
S 0 F I T 0 0 T
⎛ ⎞
= ⎜ + ⎟
⎝ ⎠
(m) (A.2-15)
0 v v 0 a a
T
A F
T =0 A F
C v v C a a
T
A F
T =0 A F
L L v
T
T =2
v v L v
1 F IT
S
T
= (m/s)
S v = 3 F I Ta a (m/s)
S v = 1 F Iv v (m/s)
v a a 0
T
S 3 F I T 0 0 T
⎛ ⎞
= ⎜ + ⎟
⎝ ⎠
(m/s)
En análisis dinámico, solo para modos diferentes al fundamental en cada dirección principal en
Nota: Este espectro está definido para un coeficiente de amortiguamiento del 5 por ciento del crítico
p lanta
S d (m)
T (s)
Figura A.2-3 — Espectro de Desplazamientos (m) Elástico de Diseño
A.2 — FAMILIAS DE ACELEROGRAMAS
A.2.7 — Cuando se empleen procedimientos de análisis dinámico consistentes en evaluaciones contra el tiempo, obtenidas integrando paso a paso la ecuación de movimiento, los acelerogramas que se utilicen deben cumplir los siguientes requisitos:
(a) Debe utilizarse, para efectos de diseño, la respuesta ante la componente horizontal de un mínimo de tres (3), o más cuando así se requiera en el Capítulo A, acelerogramas diferentes, (véase A.5), todos ellos representativos de los movimientos esperados del terreno teniendo en cuenta que deben provenir de registros tomados en eventos con magnitudes, distancias hipocentrales o a la falla causante, y mecanismos de ruptura similares a los de los movimientos sísmicos de diseño prescritos para el lugar, pero que cumplan la mayor gama de frecuencias y amplificaciones posible. Si se utilizan siete cinco o más acelerogramas, en vez del mínimo de tres prescritos anteriormente, se puede utilizar el valor promedio de los valores obtenidos de todos los acelerogramas empleados en vez considerar los valores máximos de los análisis individuales. (b) Cuando se considere que no es posible contar con el número requerido de registros reales con las condiciones descritas en (a), se permite suplir la diferencia por medio de registros sintéticos artificiales simulados. (c) Los espectros de respuesta de los acelerogramas empleados, apropiadamente escalados en consistencia con la amenaza, no pueden tener individualmente ordenadas espectrales, para cualquier período de vibración en el rango comprendido entre 0 y 1 0 y 1, donde T es el período de vibración fundamental inelástico esperado de la estructura en la dirección bajo estudio, menores que el 80% de las ordenadas espectrales del movimiento esperado del terreno definidas en A.2, exceptuando los requisitos de A.2. 3. y el promedio de las ordenadas espectrales de todos los registros utilizados, en el rango comprendido entre 0 y 1, no debe ser menor que las ordenadas espectrales en el mismo rango de períodos para el movimiento esperado del terreno definido en A.2. (d) Cuando en el Capítulo A estos registros se utilizan en análisis tridimensionales, deben utilizarse las dos componentes horizontales del mismo registro las cuales se deben escalar con el mismo factor de escala. En este caso, en vez del promedio mencionado en (c) se debe utilizar la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los valores.
0 v v 0 a a
T
A F
T =0 A F
C v v C a a
T
A F
T =0 A F
L L v
T
T =2
S d = 0 F I Tv v L(m)
2 Sd = 0 F I Ta a (m)
S d = 0 F I Tv v (m)
2 d a a 0
T
S 0 F I T 0 0 T
⎛ ⎞
= ⎜ + ⎟
⎝ ⎠
(m)
En análisis dinámico, solo para modos diferentes al fundamental en cada dirección principal en
Nota: Este espectro está definido para un coeficiente de amortiguamiento del 5 por ciento del crítico
p lanta
(b) Elaboración, donde la información lo permita, de curvas de recurrencia de la frecuencia de sismos regionales, incluyendo magnitudes pequeñas. El estimativo de la frecuencia de ocurrencia de sismos dañinos se puede estimar de estas estadísticas. (c) Estudio de los registros acelerográficos disponibles, de los reportes de daños y toda la información de intensidades locales existente sobre la región. (d) Elaboración de estimativos de la máxima intensidad de Mercalli en terreno firme, cercano al sitio, que debe haberse sentido con los sismos importantes que han afectado el sitio. (e) Se debe recopilar toda la información sismológica instrumental de la región. Ésta debe incluir la definición de la magnitud empleada, las ecuaciones de conversión cuando ésta haya sido convertida de otro tipo de magnitud, y la fuente (tipo de instrumento y su localización) de los sismogramas utilizados para determinar la magnitud original y localización original del evento.
A.2.9.3 — Definición de fuentes sismogénicas — Con base en la geología, neotectónica y sismicidad regionales determinadas en A.2.9.3 y A.2.9.3, debe determinarse lo siguiente: (a) Deben identificarse las fallas y zonas sismogénicas activas conocidas para la región que puedan producir sismos fuertes que puedan afectar la ciudad. (b) En caso de considerárselo conveniente, se conformarán fuentes sismogénicas con agrupaciones de fallas, en particular cuando no se puedan asignar razonablemente eventos a una sola de ellas. (c) Deberá darse un tratamiento especial a aquellos eventos que no es posible asignarse a fallas. (d) Deben determinarse estadísticamente las tasas esperadas de recurrencia para diferentes magnitudes y las magnitudes máximas esperadas para todas las fuentes sismogénicas.
A.2.9.3 — Determinación de la aceleración y velocidad esperada para las ondas sísmicas de diseño en roca — Deben realizarse y documentarse los siguientes estudios con base en la información obtenida en A.2.9.3, A.2.9.3, y A.2.9.3: (a) Evaluación por procedimientos determinísticos — Se debe determinar la máxima aceleración horizontal y la máxima velocidad horizontal en roca que pueda producir el sismo característico de cada una de las fuentes sismogénicas identificadas en A.2.9.3 en la ciudad, para la magnitud máxima esperada y la disposición geográfica de la fuente con respecto a la ciudad. Para esta evaluación deben utilizarse relaciones de atenuación apropiadas para el entorno tectónico en sus valores medios. Deben usarse, como mínimo, relaciones de atenuación apropiadas para ondas de período corto (en el rango aproximado de períodos de 0 a 0 segundos) para obtener valores de aceleración horizontal máxima en roca y de período moderado de aproximadamente 1 segundo para obtener valores de velocidad máxima horizontal en roca. (b) Evaluación de los valores de Aa y Av por procedimientos probabilísticos — Deben evaluarse la máxima aceleración horizontal efectiva y la velocidad horizontal efectiva con una probabilidad de excedencia de 10 por ciento en un lapso de 50 años, teniendo en cuenta la truncando por incertidumbre en la determinación con un cubrimiento por incertidumbre en la determinación tanto de la máxima aceleración horizontal efectiva como de la máxima velocidad efectiva, de manera que se incluya al menos el 90 por ciento de su dispersión total. Esta parte del estudio debe incorporar interpretaciones científicas apropiadas, incluyendo las incertidumbres en los modelos y los valores de los parámetros para las fuentes sismogénicas y los movimientos sísmicos. El estudio debe documentarse en el reporte final. En caso de contar tan solo con los valores de aceleración horizontal o con los de velocidad horizontal en roca, obtenidas en (a) y (b), las velocidades horizontales pueden convertirse en aceleraciones horizontales efectivas equivalentes dividiéndolas por 0 m/s para convertirlas en fracción de g., o en el caso de contar solo con la aceleración efectiva usar la relación contraria. (c) Evaluación de aceleraciones espectrales para diseño en roca — Alternativamente al procedimiento señalado en (b), pueden evaluarse las tasas de excedencia de aceleraciones espectrales en roca para un número suficiente de períodos estructurales de tal manera que, haciendo uso de tasa de excedencia de aceleraciones espectrales estimadas, se puedan estimar el espectros de amenaza uniforme a nivel de roca para varias probabilidades de excedencia, dentro de las que debe incluirse una probabilidad de excedencia de 10 por ciento en un lapso de 50 años. Para este espectro deben evaluarse los parámetros Aa, Av, T0, TC y TL que mejor se ajusten a las formas espectrales propuestas por este reglamento en la sección A.2. Al igual que lo señalado en (b), para la metodología considerada en (c), esta parte del estudio debe incorporar interpretaciones científicas apropiadas, incluyendo las incertidumbres en los modelos y los valores de los parámetros para las fuentes sismogénicas y los movimientos sísmicos. El estudio debe documentarse en el reporte final. (d) Comparación con los valores de Aa y Av del Reglamento — Los valores de aceleración horizontal efectiva y velocidad horizontal efectiva convertida en aceleración, obtenidos en (a), (b) o (c) deben compararse con los valores de Aa y Av dados en el presente Reglamento en A.2. Para efectos del estudio de microzonificación sísmica y la reglamentación de la ciudad deben utilizarse los mayores valores de Aa y
Av entre los obtenidos en (a), en (b) o en (c), y los dados en A.2 para la ciudad. Si se desea utilizar un menor valor que el dado en A.2 debe obtenerse una autorización especial de la Comisión Asesora Permanente del Régimen de Construcciones Sismo Resistentes, creada por medio de la Ley 400 de 1997 y adscrita al Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, por medio de una solicitud al respecto debidamente sustentada. Igual autorización debe obtenerse de la Comisión Asesora si se desea utilizar un valor de T 0 mayor o valores de TC y TL menores que los dados en A.2.6.1, A.2.6.1 y A.2.6.1 respectivamente. (e) Definición de familias de acelerogramas — En consistencia con lo indicado en A.2, debe determinarse un número plural de acelerogramas que sean representativos de movimientos sísmicos, en roca, descriptivos de lo que se pueda presentar en suelo firme (roca) en la ciudad o en la roca subyacente bajo ella. El número de acelerogramas no debe ser menor de tres por cada tipo de fuente sísmica representativa de la amenaza y deben ser compatibles con las condiciones que afecten su contenido frecuencial, entorno tectónico, distancia epicentral, tipo de fuente sismogénica que los genera y niveles de aceleración y velocidad máxima horizontal que representan según lo estudiado para el caso en particular. Estos acelerogramas pueden ser escalados ya sea en aceleración o en velocidad con base en estudios de atenuación o amplificación cuando correspondan a registros tomados a distancias epicentrales sensiblemente diferentes.
A.2.9.3 — Estudios geotécnicos — Con base en información de estudios geotécnicos existentes y sondeos realizados especialmente para el estudio de microzonificación sísmica, debe determinarse lo siguiente: (a) Identificación y estudio de aspectos geotécnicos y geológicos locales en diferentes lugares de la ciudad, referentes a la posición y espesores de la estratificación dominante, la profundidad de la roca de base, y la localización del nivel freático. (b) Definición de las propiedades del suelo en la profundidad de los perfiles desde el punto de vista de ingeniería, tales como: peso específico, contenido de agua humedad, resistencia al corte, comportamiento bajo cargas cíclicas a través del módulo dinámico de cortante, valores de la capacidad de amortiguamiento histerético. Estas propiedades deben establecerse utilizando mediciones en el sitio, o ensayos de laboratorio sobre muestras inalteradas obtenidas de los sondeos, según sea el caso. El estudio de clasificación y características de los suelos debe identificar la presencia de suelos granulares saturados y poco compactos, con el fin de establecer la susceptibilidad a la licuación. (c) Determinación de las velocidades de las ondas P y S, utilizando correlaciones o por medio de procedimientos de medición en el sitio (métodos geofísicos de propagación de ondas tales como técnicas de cross-hole o down-hole, entre otros). (d) En zonas con contenido apreciable de cantos rodados deben obtenerse columnas estratigráficas completas que incluyan las porciones representadas por el suelo y las rocas. No es aceptable en estos casos limitarse a reportar la porción de suelo ni basar los estudios de amplificación de onda solo sobre esta porción de la columna estratigráfica. (e) Los sondeos de los estudios de microzonificación deben alcanzar, como mínimo, la profundidad de 30 m, o llegar a roca. (f) Con base en lo anterior se debe establecer una primera aproximación a una zonificación geotécnica para evaluación de la respuesta sísmica, la cual incluya sectores de perfiles homogéneos por estratigrafía y espesores, los cuales son la base del mapa de zonificación de respuesta o microzonificación sísmica.
A.2.9.3 — Estudios de amplificación de onda, zonificación, y obtención de movimientos sísmicos de diseño en superficie — Con base en información obtenida y definida en los pasos anteriores, debe determinarse lo siguiente: (a) Análisis de la respuesta dinámica del subsuelo, empleando en principio la propagación ondulatoria unidimensional, bidimensional o tridimensional, pero soportada por los estudios geotécnicos anotados, en un numero plural de lugares dentro de la ciudad donde haya perfiles de suelo y propiedades mecánicas del mismo que se consideren representativas de la zona circundante. (b) Definición de unas curvas promedio de transferencia de la señal sísmica por los estratos de suelo localizados entre roca y la superficie, las cuales permitan definir las variaciones, de amplificación o deamplificación, de las ondas sísmicas para los diferentes períodos de vibración de interés. El resultado de estas curvas promedio de transferencia debe corresponder a las amplificaciones obtenidas para los diferentes acelerogramas y aunque se utilice una gama de propiedades de los suelos, en este caso la amplificación también se evaluará en el promedio de la respuesta para los diferentes acelerogramas y las diferentes propiedades de los suelos. (c) Estudio de los efectos de amplificación generados por accidentes topográficos como pueden ser las laderas y colinas aisladas.
A-02-NSR-09 edic para AIS-100
Asignatura: Didactica del análisis
Universidad: UNIR Colombia
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