1 HISTORIA DE LAS NORMAS SÍSMICAS PERUANAS En 1970 se publica el reglamento nacional de construcciones, incluyendo en el capítulo iv, las exigencias para “seguridad contra el efecto destructivo de los sismos”. Para la determinación de la fuerza sísmica lateral se usaba la expresión: H=UKCP MAPA DE REGIONALIZACIÓN SÍSMICA (1970) COEFICIENTE SÍSMICO "U" SEGÚN LA REGIONALIZACIÓN SÍSMICA Y USO DE LA EDIFICACIÓN 1 A TIPO DE B CONSTRUCCIÓN C D REGIÓN 2 3 VIVIENDAS RURALES Y VIVIENDAS POPULARES (VER RECOMENDACIONES DADAS EN EL APÉNDICE A) 1 0.8 0.6 1.2 1 0.8 ESTRUCTURAS ESPECIALES (REACTORES ATÓMICOS, ETC. Las edificaciones tipo “B” son las construcciones comunes, como viviendas unifamiliares, multifamiliares, oficinas, etc. 2 Las edificaciones tipo “C” son edificios con aglomeraciones de público, como teatros, estadios, coliseos, colegios, etc. además de servicios públicos como centrales eléctricas, plantas de agua, hospitales, cárceles, etc. Valor de K Tipo de Estructura 1.33 Estructura tipo cajón con muros 1 0.8 0.67 Estructura mixta con muros y pórticos Estructura con pórticos dúctiles para resistir el 25% del cortante en la base Estructuras solamente con pórticos dúctiles VALOR DE “C” “C” es el factor que determina el porcentaje de la carga permanente más una parte de la carga viva que debe tomarse como cortante sísmico en la base. Se calcula con: 0.05 = PERIODO DE LA ESTRUCTURA “T” T (seg.) = = = Tipo de Estructura 0.09 Para estructuras solamente con pórticos 0.05 Para estructuras rígidas con gran cantidad de muros. 0.07 Para estructuras mixtas. T se podía estimar con T=0.1(número de pisos) No existía un factor de amplificación de la fuerza, debido a tener un suelo blando o duro. Se indicaba que el profesional autor del proyecto determinaría el aumento de los coeficientes sísmicos que se pudiera requerir según la naturaleza del terreno. 3 En 1977 se aprueba la incorporación de la norma básica de diseño sismorresistente al reglamento nacional de construcciones, la cual reemplaza a la anterior. En esta nueva norma el cálculo de la cortante total en la base, se obtiene de: = En esta nueva norma se definen 3 nuevas zonas sísmicas: FACTOR “Z” ZONA 1 1 ZONA 2 0.7 ZONA 3 0.3 VALORES DE “U” CATEGORÍA CATEGORÍA CATEGORÍA A B C Decide el proyectista 1.3 1 FACTOR “S” - VALOR DE Ts SUELO I II III "S" 1 1.2 1.4 T(seg.) 0.3 0.6 0.9 4 COEFICIENTE SÍSMICO “C” 0.8 = +1 CARACTERÍSTICAS DE LA EDIFICACIÓN Edificios de concreto armado aporticados. Edificios de pórticos de acero. Edificios de concreto armado con pórticos dúctiles especiales y muros de corte en los que: a) Los pórticos y muros de corte resistirán la fuerza horizontal total según sus rigideces. b) Los pórticos tendrán la capacidad para resistir no menos del 25% de la fuerza horizontal. Edificios similares a los del caso anterior excepto que sus pórticos y/o muros no satisfacen íntegramente los requisitos especiales de ductilidad. Edificios en los que las fuerzas horizontales son resistidas por muros de corte. Tanques elevados, silos y estructuras tipo péndulo invertido. Edificios con muros de albañilería confinada o armada. Edificios con muros de albañilería sin confinar, construcciones de adobe y otros. Rd 6 5 4 3 2.5 1.5 El periodo fundamental de vibración “t” se determinará mediante procedimientos teóricos que cumplan con las ecuaciones de la dinámica y que consideren las características estructurales y la distribución de masas de la edificación. De no usarse los procedimientos anteriores, el periodo puede determinarse con las siguientes expresiones, las cuales se aplican en cada dirección de acuerdo a la estructuración correspondiente. T (seg.) = 0.08 = = = Tipo de Estructura Para estructuras solamente con pórticos 0.09 Para estructuras solamente con pórticos y cajas de ascensores 0.05 Para estructuras rígidas con gran cantidad de muros 0.07 Para estructuras mixtas En 1996 ocurrió el sismo de nazca, donde se observó colegios nuevos seriamente dañados. 5 En este sismo de nazca se comprobó que las deformaciones laterales de los edificios eran mayores que los resultados que se obtenían con los coeficientes de la norma sísmica de 1977. Se decidió cambiar la norma. El nivel de fuerzas no sufrió cambios grandes, sólo ligeros ajustes, pero se varió en forma importante los coeficientes para que se obtengan deformaciones laterales mayores. Con la nueva norma 1997 los desplazamientos de la estructura a diseñar serán aproximadamente 2.5 veces mayores. Para esto se cambian los coeficientes de la expresión general, (H=USCZP/R), cambiando los valores de R, ahora multiplicados por 2.5, de modo que cuando se calcule las deformaciones laterales se obtengan valores mucho mayores. ZONAS SÍSMICAS 6 FUERZA CORTANTE EN LA BASE = / FACTOR "Z" ZONA 3 0.4 0.1 ZONA 2 0.3 ZONA 1 0.15 VALORES DE “U” CATEGORÍA A CATEGORÍA B CATEGORÍA C Edificaciones Edificaciones Edificaciones importantes comunes esenciales 1.5 1.3 1 FACTOR “S”- Tp (seg.) FACTOR “S”- Tp (seg.) SUELO "S" Tp(seg.) S1 1 0.4 S2 1.2 0.6 S3 1.4 0.9 VALOR DE “R” CARACTERISTICAS DE LA EDIFICACIÓN Con pórticos de concreto armado. Pórticos de acero. Sistema dual (muros-pórticos). Con muros de concreto armado. Con muros de albañilería confinada o armada. Construcciones de madera. PERIODO DE LA ESTRUCTURA “T” hn = Altura total de la edificación en metros. CT = Coeficiente en función del tipo estructural. = Valores de CT: CT Tipo De Estructura 35 Para estructuras solamente con pórticos. 60 Para estructuras rígidas con gran cantidad de muros. Para estructuras mixtas. 45 R 10 7.5 6 7 7 VALOR DE “C” = 2.5 2.5 Donde C es el factor de amplificación sísmica. LÍMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO MATERIAL PREDOMINANTE Concreto Armado Acero Albañilería Madera i/hei) 0.007 0.010 0.005 0.010 En el año 2001 ocurre el sismo de Arequipa, Moquegua y Tacna, donde edificaciones escolares, similares a las anteriores, pero con mayor rigidez lateral funcionan adecuadamente. Se repiten los mismos defectos ya conocidos en otras edificaciones calculadas antes de la Norma de 1997. Se decide hacer algunos ajustes menores a la norma sísmica. Se amplifican las fuerzas de sismo por 1.25 (para considerar un sismo amplificado a cargas últimas), lo cual obliga a variar los factores de reducción por ductilidad. Esta norma se publica el 2003. El sismo de Arequipa permitió comprobar que la norma de 1997 corrigió el problema del cálculo de desplazamientos laterales. Se hicieron nuevos proyectos de colegios y ahora se necesitaba columnas grandes en la dirección donde no había muros. Los primeros colegios INFES tenían en una dirección muros de albañilería y pórticos, pero en la dirección longitudinal solamente pórticos flexibles, con el problema de la columna corta en un eje de los dos existentes en los pabellones de aulas. A pesar de tener el tecnopor, separando 2cm las columnas de los tabiques, los colegios sufrieron daños, porque la deformación era mayor. 8 En los colegios INFES, después de la norma de 1997, se puede observar modelos con mayor rigidez en la dirección longitudinal. Los que ya estaban construidos en Arequipa, funcionaron muy bien. EN LA NORMA DE 2003 SE TIENE: FUERZA CORTANTE EN LA BASE 0.125 ; = = 2.5 ; 2.5 Las zonas sísmicas 1,2 y 3 y los valores de “Z” no cambian respecto a la norma anterior. Los parámetros del suelo “S” y “Tp” tampoco cambian. Los valores de “U” se mantienen iguales. Los valores de “C” se reajustan. Los límites de las deformaciones laterales de entrepiso tampoco varían. SISTEMA ESTRUCTURAL ACERO Pórticos dúctiles con uniones resistentes a momentos. Otras estructuras de acero-Arriostres excéntricos Otras estructuras de acero-Arriostres en cruz CONCRETO ARMADO Pórticos Dual Muros estructurales Muros de ductilidad limitada Albañilería armada o confinada Madera R 9.5 6.5 6 8 7 6 4 3 7 9 La norma de 1997 y la del 2003 son muy parecidas. Podemos decir que desde 1997 la norma nos obliga a hacer edificios más rígidos, para tener deformaciones laterales menores. EN LA NORMA DE 2006 SE TIENE: Fuerza cortante en la base = = 2.5 / 0.125 ; 2.5 Las zonas sísmicas 1,2 y 3 y los valores de “Z” no cambian respecto a la norma anterior. Los parámetros del suelo “S” y “Tp” tampoco cambian. Los valores de “U” mantienen iguales. Los límites de las deformaciones laterales de entrepiso tampoco varían. Los valores de “R” se mantienen iguales. Los valores de “C” se mantienen iguales. EN LA NORMA DE 2016 SE TIENE: Fuerza cortante en la base = Factores de Zona “Z” / ZONA 4 3 2 1 0.125 Z 0.45 0.35 0.25 0.1 10 Factor de Amplificación Sísmica “C” = 2.5 = 2.5 = 2.5 Los valores de “S” Factor de suelo S0 S1 S2 S3 Z1 0.80 1.00 1.60 2.00 Z2 0.80 1.00 1.20 1.40 Z3 0.80 1.00 1.15 1.20 Z4 0.80 1.00 1.05 1.10 Los valores de “TP” y “TL” PERÍODOS “TP ” Y “TL” Perfil del suelo Tp (s) TL (s) S0 0.3 3 S1 0.4 2.5 S0 0.6 2 S3 1 1.6 11 Factores de Uso “U” CATEGORÍA A Edificaciones Esenciales B Edificaciones Importantes DESCRIPCIÓN FACTOR U A1: Establecimientos de salud del Sector Salud (públicos y privados) del segundo Ver nota 1 y tercer nivel, según lo normado por el Ministerio de Salud A2: Edificaciones esenciales para el manejo de las emergencias, el funcionamiento del gobierno y en general aquellas que puedan servir como refugio después de un desastre. Se incluyen las siguientes edificaciones: - Establecimientos de salud no comprendidos en la categoría A1. - Puertos, aeropuertos, estaciones ferroviarias de pasajeros, sistemas masivos de transporte, locales municipales, centrales de comunicaciones. 1.5 - Estaciones de bomberos, cuarteles de las fuerzas armadas y policía. - Instalaciones de generación y transformación de electricidad, reservorios y plantas de tratamiento de agua. - Instituciones educativas, institutos superiores tecnológicos y universidades. - Edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgo adicional, tales como grandes hornos, fábricas y depósitos de materiales inflamables o tóxicos. - Edificios que almacenen archivos e información esencial del Estado. Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de personas tales como cines, teatros, estadios, coliseos, centros comerciales, terminales de buses de pasajeros, establecimientos penitenciarios, o que guardan patrimonios valiosos 1.3 como museos y bibliotecas. También se considerarán depósitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento. Edificaciones comunes tales como: viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e instalaciones industriales cuya falla no acarree peligros adicionales 1 de incendios o fugas de contaminantes. C Edificaciones Comunes D Edificaciones Construcciones provisionales para depósitos, casetas y otras similares. Temporales Ver nota 2 Valores de “Ro” SISTEMA ESTRUCTURAL Coeficiente básico de reducción Ro ACERO Pórticos especiales resistentes a momentos (SMF) 8 Pórticos intermedios resistentes a momentos (IMF) 7 Pórticos ordinarios resistentes a momentos (OMF) 6 Pórticos Especiales Concéntricamente Arriostrados (SCBF) 8 Pórticos Ordinarios Concéntricamente Arriostrados (OCBF) 6 Pórticos Excéntricamente Arriostrados (EBF) 8 CONCRETO ARMADO Pórticos 8 Dual 7 Muros estructurales 6 Muros de ductilidad limitada 4 Albañilería armada o confinada 3 Madera 7 Coeficiente de Reducción de las Fuerzas Sísmicas, “R” 12 R = R0 Ia Ip donde Ia, Ip son los factores de irregularidad. En estructuras regulares Ia o Ip será igual a 1,0. El año 2009 se publicó la norma de diseño en concreto armado, que sigue los criterios del ACI, pero que tiene una serie de actualizaciones en el diseño propias de nuestra realidad. Esta norma fue presentada en chicago (marzo 2010), en una exposición del ing. Ottazzi (presidente del comité) con muy buena aceptación. En dicha norma, el sistema estructural Dual se divide en dos sistemas siendo estos el Dual tipo I y Dual tipo II. EN LA NORMA DE 2018 SE TIENE: Las zonas sísmicas 1,2, 3 y 4 y los valores de “Z” no cambian respecto a la norma anterior. Factor de Amplificación Sísmica “C” se mantiene. Los valores de “S” “Tp” y “TL” son los mismos que la norma anterior. Valores de “Ro” SISTEMA ESTRUCTURAL Acero Pórticos especiales resistentes a momentos (SMF) Pórticos intermedios resistentes a momentos (IMF) Pórticos ordinarios resistentes a momentos (OMF) Pórticos Especiales Concéntricamente Arriostrados (SCBF) Pórticos Ordinarios Concéntricamente Arriostrados (OCBF) Pórticos Excéntricamente Arriostrados (EBF) Concreto Armado Pórticos Dual Muros estructurales Muros de ductilidad limitada Albañilería armada o confinada Madera Coeficiente básico de reducción Ro 8 5 4 7 4 8 8 7 6 4 3 7 13 14 Categoría de la Edificación e Irregularidad De acuerdo a la categoría de una edificación y la zona donde se ubique, ésta deberá proyectarse respetando las restricciones a la irregularidad de la Tabla N° 10. Tabla N° 10 CATEGORÍA Y REGULARIDAD DE LAS EDIFICACIONES Categoría de la Edificación A1 y A2 B C Zona 4, 3 y 2 1 4, 3 y 2 1 4y3 2 1 Restricciones No se permiten irregularidades No se permiten irregularidades extremas No se permiten irregularidades extremas Sin restricciones No se permiten irregularidades extremas No se permiten irregularidades extremas excepto en edificios de hasta 2 pisos u 8 m de altura total Sin restricciones 15 16 17 CONCLUSIONES El Perú cuenta con normas actualizadas que permiten hacer diseños estructurales acordes con las exigencias mundiales en sismorresistencia. Tenemos normas actualizadas en sismos, en cargas, en albañilería y en concreto armado. Se busca combinar pórticos de columnas y vigas, con muros de corte (placas) en las 2 direcciones de la planta, para lograr rigidez lateral y controlar el nivel de desplazamientos relativos entre piso y piso. Se limita el desplazamiento máximo relativo de entrepiso, pues se reconoce que de esta manera se disminuyen los daños en los elementos estructurales y no estructurales de las edificaciones. Se ha limitado el número de pisos a los edificios de ductilidad limitada a 8. Para establecimientos de salud del segundo y tercer nivel la norma obliga a usar sistemas de protección sísmica.
