AIS 180-13

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AIS 180-13 Recomendaciones para requisitos sísmicos de estructuras diferentes de edificaciones Documento preparado por el Comité AIS 180

Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica

ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA

AIS 180-13 Recomendaciones para requisitos sísmicos de estructuras diferentes de edificaciones (Documento preparado por el Comité AIS 180)

Bogotá, Colombia Enero de 2013

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Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

AIS 180-13

índice índice....................................................................................................................................................................... 1 Introducción............................................................................................................................................................6 Comunicación de la Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes................................................................................... 7 Comité AIS 180 ...................................................................................................................................................... 8 Capítulo 1 - GENERALIDADES............................................................................................................................ 9 1.1 - ESTRUCTURAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES ............................................................................................... 9 1.1.1 — Estructuras no cubiertas por las presentes recomendaciones ...................................................... 10 1.1.2 — Definiciones..................................................................................................................................10 1.2 - DISEÑO ......................................................................................................................................................... 12 1.3 - SELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS.............................................................................................. 13 Capítulo 2 - DOCUMENTOS DE REFERENCIA................................................................................................. 14 Capítulo 3 - ESTRUCTURAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES APOYADAS SOBRE OTRAS ESTRUCTURAS.....................................................................................................16 3.1 - ESTRUCTURAS CUYA MASA ES MENOR DEL 25 POR CIENTO DE LA MASA TOTAL DE LA EDIFICACIÓN .......................................................................................... 16 3.2 - ESTRUCTURAS CUYA MASA ES MAYOR DEL 25 POR CIENTO DE LA MASA TOTAL DE LA EDIFICACIÓN .......................................................................................... 16 3.2.1 — Caso 1 ...........................................................................................................................................16 3.2.2 — Caso 2 ...........................................................................................................................................17 3.3 - COMPONENTES ARQUITECTÓNICOS, MECÁNICOS O ELÉCTRICOS ................................................................. 17 Capítulo 4 - REQUISITOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL .................................................................................... 18 4.1 - PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ........................................................................................................................ 18 4.1.1 — Definición del tipo de sistema estructural .................................................................................... 18 a - Estructuras diferentes de edificaciones con un sistema estructural asimilable al de edificaciones.....................................................................................................18 b - Estructuras diferentes a edificaciones cuyo sistema estructural no es asimilable al de edificaciones ........................................................................................... 18 c - Estructuras diferentes a edificaciones con sistema estructural que no está definido ni en NSR-10 ni en AIS 180-13..........................................................................18 4.1.2 - Ajustes al espectro de diseño del Reglamento NSR-10 ...................................................................19 4.1.3 - Factor de importancia, I, y categoría de riesgo.............................................................................. 19 4.1.4 - Distribución vertical de las fuerzas sísmicas de diseño ...................................................................20 4.1.5 - Estructuras diferentes de edificaciones que contengan líquidos, gases y sólidos granulares apoyadas en su base..............................................................20 4.1.6- Limitaciones al uso de los documentos de referencia..................................................................20 4.1.7 - Reducción por efectos de interacción suelo-estructura..................................................................20 4.1.8 - Combinación de los efectos gravitacionales con las fuerzas sísmicas............................................. 21 4.1.9 - Uso de los factores de ausencia de redundancia y sobrerresistencia ............................................. 21 4.2 - ESTRUCTURAS RÍGIDAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES ............................................................................... 21 Tabla 4-1 - COEFICIENTES PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES A EDIFICACIONES PERO SIMILARES A LAS DE EDIFICACIONES ............................................. 22 Tabla 4-2 - COEFICIENTES PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES A EDIFICACIONES QUE NO SON SIMILARES A LAS DE EDIFICACIONES................................. 23 -1 A s o c ia c ió n C o lo m b ia n a d e In g e n ie r ía S ís m ic a Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

4.3-CARGAS ........................................................................................................................................................ 25 4.4 - PERIODO FUNDAMENTAL .............................................................................................................................25 4.5 - LIMITES DE LA DERIVA...................................................................................................................................25 4.6 - REQUISITOS DE LOS MATERIALES ................................................................................................................. 26 4.7 - LÍMITES DE LAS DEFLEXIONES Y SEPARACIÓN ENTRE ESTRUCTURAS .............................................................26 4.8 — ESPECTRO DE RESPUESTA PARTICULAR PARA EL SITIO................................................................................ 26 4.9 — ANCLAJES EN CONCRETO O MAMPOSTERÍA ..................................................................................................26 4.9.1 — Anclajes en concreto.................................................................................................................... 26 4.9.2 — Anclajes en manipostería............................................................................................................. 26 4.9.3 — Calificación sísmica de los anclajespostinstalados en concreto o mampostería ............................27 Capítulo 5 - ESTRUCTURAS QUE NOS SON EDIFICACIONES PERO SON ASIMILABLES ESTRUCTURALMENTE A ELLAS.............................................................................. 28 5.1-GENERALIDADE S ........................................................................................................................................ 28 5.2 — ANAQUELES PARA TUBERÍAS ........................................................................................................................28 5.2.1 — Bases para el diseño.....................................................................................................................28 5.3 - ANAQUELES DE ACERO PARA ALMACENAMIENTO ........................................................................................28 5.3.1 — Requisitos generales ....................................................................................................................28 5.3.2 — Masa operativa ............................................................................................................................29 5.3.3 — Distribución vertical de las fuerzas sísmicas.................................................................................29 5.3.4 — Desplazamientos sísmicos............................................................................................................ 29 5.3.5 — Procedimiento alternativo para anaqueles de acero para almacenamiento................................. 30 5.4 - INSTALACIONES DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD.....................................................................................30 5.4.1 — Generalidades............................................................................................................................. 30 5.4.2 — Bases para el diseño.....................................................................................................................30 5.5 - TORRES ESTRUCTURALES PARA TANQUES Y RECIPIENTES.............................................................................30 5.5.1 — Generalidades............................................................................................................................. 30 5.6 - MUELLES Y EMBARCADEROS.........................................................................................................................31 5.6.1 — Generalidades ............................................................................................................................. 31 5.6.2 — Bases para el diseño.....................................................................................................................31 Capítulo 6 - REQUISITOS GENERALES PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES Y QUE NO SON ASIMILABLES ESTRUCTURALMENTE A ELLAS...................................................32 6.1 - ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN DE TIERRA.................................................................................................. 32 6.2 - TORRES Y CHIMENEAS.................................................................................................................................. 33 6.3 - ESTRUCTURAS DE PARQUES DE DIVERSIÓN.................................................................................................. 34 6.4 - ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS ESPECIALES ..................................................................................................... 34 6.4.1 — Bases para el diseño.....................................................................................................................34 6.5 - ESTRUCTURAS SECUNDARIAS DE CONTENCIÓN ........................................................................................... 35 6.5.1 — Borde libre de la estructura secundaria de contención ................................................................ 35 6.6-TORRES DE TELECOMUNICACIÓN .................................................................................................................35 Capítulo 7 — TANQUES Y RECIPIENTES ........................................................................................................... 36 7.1-GENERALIDADE S ........................................................................................................................................ 36 7.2 - BASES PARA EL DISEÑO ................................................................................................................................ 36 Figura 7.2-1 — Configuraciones típicas de tanques .................................................................................. 37 7.3-RESISTENCIA Y DUCTILIDAD ......................................................................................................................... 37 7.4 - FLEXIBILIDAD DE LOS ADITAMENTOS DE TUBERÍAS...................................................................................... 38 Tabla 7.4-1 — Desplazamientos mínimos de diseño para tuberías acopladas ...........................................39 Tabla 7.4-2 — Relación de anclaje, J .........................................................................................................40 7.5 - ANCLAJE ........................................ ........................................................................................................... 40 -

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7.6 - TANQUES PARA LÍQUIDOS APOYADOS SOBRE ELTERRENO .......................................................................... 41 7.6.1 — Generalidades ............................................................................................................................. 41 Figura 7.6.1-l(a) y (b) — Modelo dinámico de un tanque soportado rígidamente en el suelo ...................................................................................44 Figura 7.6.1-l(c) — Modelo dinámico de un tanque soportado rígidamente en el suelo ................................................................................... 45 Figura 7.6.1-2 — Distribución de presiones hidrodinámicas en los muros de los tanques ......................................................................................45 7.6.1.1 — Distribución de las fuerzas hidrodinámicas e inerciales ............................................... 46 Figura 7.6.1.1-1 — Transferencia del cortante tangencial a la base de tanques circulares.......................................................................................46 Figura 7.6.1.1-2 — Distribución de fuerzas verticales: Tanques rectangulares...............46 Figura 7.6.1.1-3 — Distribución de fuerzas verticales: Tanques circulares .....................47 Figura 7.6.1.1-4 — Distribución de presiones hidrostáticas, hidrodinámicas y fuerzas inerciales en los muros de una estructura rectangular que contenga líquidos .................................................47 Figura 7.6.1.1-5 — Distribución de presiones hidrostáticas, hidrodinámicas y fuerzas inerciales en los muros de una estructura rectangular que contenga líquidos .......................................... 48 7.6.1.2 — Oleaje inducido por el sismo .......................................................................................48 Tabla 7.6-1 - Borde libre mínimo requerido según A ay Faen el sitio...................... 49 7.6.1.3 — Equipo y tuberías ligadas ............................................................................................ 49 7.6.1.4 — Elementos internos..................................................................................................... 49 7.6.1.5 — Resistencia al deslizamiento........................................................................................49 7.6.1.6 — Transferencia del cortante local ..................................................................................50 7.6.1.7 — Estabilización de la presión..........................................................................................51 7.6.1.8 — Apoyo del cascarón..................................................................................................... 51 7.6.1.9 — Reparación, modificaciones y reconstrucción ............................................................. 51 7.7 - TANQUES Y RECIPIENTES PARA ALMACENAMIENTO Y TRATAMIENTO DE AGUA ..........................................51 7.7.1 — Acero soldado ............................................................................................................................. 52 7.7.2 — Acero pernado ............................................................................................................................ 52 7.7.3 — Concreto reforzado y preesforzado ............................................................................................. 52 7.8 — TANQUES Y RECIPIENTES PARA ALMACENAMIENTO DE LÍQUIDOS PETROQUÍMICOS E INDUSTRIALES ........52 7.8.1 — Acero soldado ............................................................................................................................. 52 7.8.2 — Acero pernado ............................................................................................................................ 53 7.8.3 — Concreto reforzado y preesforzado ............................................................................................. 53 7.9 — TANQUES APOYADOS SOBRE ELTERRENO PARA ALMACENAMIENTO DE MATERIALES GRANULARES .......... 53 7.9.1 — Generalidades............................................................................................................................. 53 7.9.2 — Determinación de las fuerzas horizontales...................................................................................53 7.9.3 — Distribución de las fuerzas al cascarón y la cimentación ...............................................................53 7.9.3.1 — Aumento de la presión lateral .....................................................................................54 133.2 — Masa efectiva..............................................................................................................54 7.9.3.3 — Densidad efectiva .......................................................................................................54 7.9.3.4 — Deslizamiento horizontal ............................................................................................ 54 7.9.3.5 — Sistemas de anclaje combinados................................................................................ 54 7.9.4 — Estructuras de acero soldadas .....................................................................................................54 7.9.5 — Estructuras de acero pernadas .................................................................................................... 54 7.9.6 — Estructuras de concreto reforzado .............................................................................................. 55 7.9.7 — Estructuras de concreto preesforzado......................................................................................... 55 7.10 — TANQUES Y RECIPIENTES ELEVADOS PARA LÍQUIDOS Y MATERIALES GRANULARES ................................... 55 7.10.1 — Generalidades........................................................................................................................ 55 -3-

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7.11 —

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7.10.2 — Masa efectiva............................................................................................................................. 55 7.10.3 — Efectos P-Delta........................................................................................................................... 56 7.10.4 — Transferencia de las fuerzas horizontales a la torre de apoyo .................................................... 56 7.10.5 — Evaluación de estructuras susceptibles de falla por pandeo.......................................................57 7.10.6 — Estructuras de acero soldadas para almacenamiento de agua....................................................57 7.10.7 — Tanques compuestos con pedestal de concreto......................................................................... 57 7.10.7.1 — Procedimientos de análisis ........................................................................................57 7.10.7.2 — Período de la estructura ............................................................................................58 CALDERAS Y RECIPIENTES A PRESIÓN ......................................................................................................... 58 7.11.1 — Generalidades............................................................................................................................58 7.11.2 — Calderas y recipientes a presión ASME .......................................................................................58 7.11.3 — Amarres de equipos y refractarios internos ............................................................................... 58 7.11.4 — Acople dinámico del recipiente y la estructura de soporte .........................................................59 7.11.5 — Masa efectiva.............................................................................................................................59 7.11.6 — Otras calderas y recipientes a presión........................................................................................59 Tabla 7.11-1 — Resistencia máxima de los materiales .................................................................59 7.11.7 — Apoyos y amarres para calderas y recipientes a presión ............................................................ 60 TANQUES ESFÉRICOS PARA LÍQUIDOS Y GASES ...........................................................................................60 7.12.1 — Generalidades ............................................................................................................................60 7.12.2— Tanques esféricos ASME ............................................................................................................ 60 7.12.3 — Amarres de equipos y refractarios internos ............................................................................... 61 7.12.4 — Masa efectiva............................................................................................................................ 61 7.12.5 — Tanques esféricos apoyados sobre postes y contravientos.........................................................61 7.12.6 — Tanques esféricos sobre apoyos de faldón................................................................................. 62 TANQUES PARA GASES LICUADOS Y LÍQUIDOS REFRIGERADOS .................................................................. 62 7.13.1 — Generalidades............................................................................................................................62 RECIPIENTES HORIZONTALES PARA LÍQUIDOS O VAPOR APOYADOS SOBRE SILLAS .................................... 62 7.14.1 — Generalidades............................................................................................................................62 7.14.2 — Masa efectiva............................................................................................................................ 62 7.14.3 — Diseño del recipiente ................................................................................................................. 62

REFERENCIAS .......................................................................................................................................................64 Apéndice A — DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS SÍSMICAS DE DISEÑO DE ACUERDO CON ASCE 7-10.............................................................................. 68 A .l - INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................68 A.2 - MOVIMIENTOS SÍSMICOS CORRESPONDIENTES AL MÁXIMO SISMO CONSIDERADO (MCE) ......................... 69 Tabla 11.4-1 de ASCE 7-10-Coeficiente de sitio Fa .....................................................................................71 Tabla 11.4-2 de ASCE 7-10-Coeficiente de sitio Fv .....................................................................................71 A.3 - MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO........................................................................................................... 72 Figura A.3-1 — Espectro de aceleraciones de diseño de ASCE 7-10para 5% de amortiguamiento...............73 A.4 - COEFICIENTE SÍSMICO DE RESPUESTA .......................................................................................................... 73 A.5 — DETERMINACIÓN DEL PERÍODO FUNDAMENTAL DE LA ESTRUCTURA SEGÚN ASCE 7-10 ............................. 75 A.6 - DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZAS SÍSMICA EN LA ALTURA DE LA ESTRUCTURA EN ASCE 710 ..........................76 A.7 - REQUISITOS DE DERIVA DE ASCE 7-10 .......................................................................................................... 76 Tabla 12.12-1 de ASCE 7-10 — DERIVA DE PISO PERMITIDA......................................................................... 77 A.8 - CONVERSIÓN DE LAS ECUACIONES DEL AIS 180 AL FORMATO DE ASCE 7-10................................................77 Apéndice B — CONVERSIÓN DE LAS FUERZAS SÍSMICAS DE DISEÑO DEL REGLAMENTO COLOMBIANO NSR-10 AL FORMATO DE ASCE 7 10.......................................79 B.l-GENERALIDADES ......................................................................................................................................... 79 -4» .. A s o c ia c ió n C o lo m b ia n a d e In g e n ie r ía S ís m ic a Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: asosismicag>gmaii.com

B.2 - COMPARACION DE LOS ESPECTROS DE DISEÑO ............................................................................................79 Fig. B.2-1 — Espectro de aceleraciones de diseño deldocumento ASCE 7-10 ................................................ 80 Fig. B.2-2 — Espectro de aceleraciones de diseño del Reglamento NSR-10.................................................. 80 B.3 - OBTENCIÓN DE VALORES DE Ss Y Sj DE ASCE 7-10DADO QUE SE TIENEN A a y A v DE NSR-10......................81 Apéndice C - MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO EXPRESADOS EN EL FORMATO DE ASCE 7-10 PARA COLOM BIA..........................................................................82 Mapa de valores de Ss para Colombia.......................................................................................................... 83 Mapa de valores de Sj para Colombia..........................................................................................................84 GLOSARIO ................................................................................................................................................... 85 Glosario Español-Inglés................................................................................................................................ 85 English-Spanish Glossary.............................................................................................................................. 92

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Introducción

El Reglamento NSR-10 emitido mediante el decreto 926 de 2010 al amparo de la Ley 400 de 1997, y modificado por los decretos 2525 de 2010, 092 de 2011 y 340 de 2012, es de cumplimiento obligatorio para el diseño de edificaciones en todo el territorio nacional. Es importante recordar la definición de edificación de acuerdo con la Ley 400 de 1997: Edificación: Es una construcción cuyo uso principal es la habitación u ocupación por seres humanos.

En el Artículo 3 de la Ley 400, se establece claramente que las disposiciones de la ley y sus reglamentos no incluyen en su alcance el diseño y construcción de estructuras especiales como puentes, torres de transmisión, torres y equipos industriales, muelles, estructuras hidráulicas y todas aquellas estructuras cuyo comportamiento dinámico difiera del de edificaciones convencionales. Es por esto que en el Apéndice A-1 del Reglamento NSR-10 se establecen unas recomendaciones básicas y de manera complementaria se indica que se puede consultar el documento “Norma AIS-180 - Requisitos de diseño sismo resistente para algunas estructuras diferentes a edificaciones”, 2010, que correspondería a la traducción y adaptación del Capítulo 14 del documento NEHRP 2003. Sin embargo, prácticamente de manera simultánea con la emisión del Reglamento NSR-10, se emite en el año 2010 el documento A S C E 7/10 que puede considerarse una actualización del documento NERHP del 2003 y por lo tanto la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, AIS, decide detener la publicación original y acometer la traducción y adaptación de las partes correspondientes del documento A S C E 07/10 para tener una referencia completamente al día con los avances internacionales. Aun tratándose de un documento de referencia, que no es de cumplimiento obligatorio a diferencia del cuerpo principal del Reglamento NSR-10, teniendo en cuenta que cualquier modificación al Reglamento debe ser aprobada por la Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes, en la reunión del 19 de noviembre de 2012, la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica presentó a la Comisión el documento basado en la adaptación al medio colombiano del A S C E 07/10 para aprobación de la Comisión. Como consta en el documento anexo, la Comisión aprobó de manera unánime que se hubiera utilizado como base el documento A S C E 07/10 en lugar del NEHRP 2003 referido originalmente en el Apéndice A-1 del Reglamento NSR-10 y es así como la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica produjo el presente documento el cual se espera sea una referencia valiosa para el diseño y construcción de estructuras especiales de acuerdo con las excepciones indicadas en el numeral 1.1.1.

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Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio Dirección del Sistema Habitacionai República de Colombia

COMISION ASESORA PERMANENTE PARA EL REGIMEN DE CONSTRUCCIONES SISMO RESISTENTES (Creada por la Ley 400 de 1997) CAP-361-2012 Bogotá D.C.. diciembre 20 de 2012

Señores ASOCIACION COLOMBIANA DE INGENIERIA SISMICA Carrera 19 A N° 84-14 Of 502 Ciudad REF: Documento AIS-180-13 Respetados Señores: Tal como consta en el Acta N°108 de !a reunión del 19 de noviembre de 2012, la Comisión estudió el documento denominado AIS-180-13 y aprobó de manera unánime que este documento basado en la traducción dei ASCE 7/10 en lugar del documento NEHRP 2003, sea la referencia que se menciona en el numeral A-1.1.1 del Apéndice A-1 - Recomendaciones sísmicas para algunas estructuras que se salen del alcance del reglamento, del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10.

Cordialmente,

Secretaria efe la Com isión: e ls

Asoaaaón Colombiana de Ingeniaría Sísmica

Carreta 1SA N* 84-14 Oficina 502 . Bogotá, D. C COLOMBIA « Teléfono: 530-0826 « Fax: 530-0827

-7 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica — AIS Comité AIS 180 Director del Comité: Luis Enrique García R. Miembros del Comité: Malena Amórtegui R. Luis Enrique Aycardi F. Carlos Eduardo Bernai L. Gabriel Andrés Bernai G. Roberto Caicedo D. Ornar Darío Cardona A. Eduardo Castell R. Juan Francisco Correal Luis Garza V. Luis Eduardo Laverde L. Mario Andrés Salgado G. Alberto Sarria M. Jorge Segura F. Gabriel Valencia C.

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RECOMENDACIONES AIS 180-13 Capítulo 1 GENERALIDADES La Ley 400 de 1997 (CRC, 1997)1 establece los requisitos de sismo resistencia que deben tener obligatoriamente las edificaciones construidas en el territorio de la República de Colombia. El presente documento trata los requisitos de sismo resistencia de algunas de las estructuras que no están contempladas en el alcance de la Ley 400 de 1997, pero que no obstante requieren un diseño de sismo resistencia por razones de protección a la vida de las personas que trabajan en ellas o por razones de defensa del patrimonio invertido en ellas. Las presentes recomendaciones son una adaptación a las circunstancias colombianas de los requisitos contenidos en el documento ASCE 7-10 (ASCE, 2010) para estructuras que no hacen parte de edificaciones. Por lo tanto, no tiene fuerza de obligatoriedad legal bajo la Ley 400 de 1997 por estar fuera de su alcance, pero se homologa a ella a través de consideraciones de protección de la vida y el patrimonio análogas y concordantes. Para efectos de su aplicabilidad, debe ser adoptada como una parte de la reglamentación municipal, departamental o nacional que la exija autónomamente, o como parte de los términos de una relación contractual o extracontractual. Además, el Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR-10 (MAVDT, 2010), adoptado por medio del Decreto 926 de 2010, la incluye como procedimiento apropiado de consulta en su Apéndice A -l. Las presentes recomendaciones técnicas solo comprenden las estructuras que están claramente incluidas y reglamentadas en ella. Se excluyen explícitamente los puentes, las obras portuarias, las torres que hacen parte de sistemas de transmisión de energía de alto voltaje, y otras. Dada su adopción voluntaria por la entidad o persona que la exija, se descarga en ella la responsabilidad de su aplicabilidad y por ende se libera a la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica - AIS de cualquier responsabilidad en su aplicación pues la Asociación, a pesar de que ha tomado todas las medidas apropiadas de rigor en la revisión y aprobación del presente documento por consenso dentro de sus miembros, no puede asumir responsabilidad alguna por asuntos sobre los cuales no fue consultada formalmente, por escrito y por medio de un contrato suscrito para ese fin. Quien decida utilizar las presentes recomendaciones, lo hace a su propio riesgo y bajo la premisa de que conoce sobre el tema y tiene los conocimientos académicos y técnicos correspondientes.

1.1 -

ESTRUCTURAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES

Las estructuras diferentes a edificaciones incluyen estructuras auto portantes que resisten cargas gravitacionales y deban resistir los efectos de los movimientos sísmicos del terreno como se definen en 1.1.2. Se incluyen las estructuras diferentes de edificaciones apoyadas sobre el terreno o sobre otra estructura, las cuales deben además resistir las fuerzas impuestas por su operación y las fuerzas sísmicas mínimas definidas en el presente documento. El diseño debe seguir los requisitos apropiados del Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR-10 con las modificaciones que se 1Las citas bibliográficas se presentan en la sección Referencias con la sigla de quien publicó el documento, seguida del año de publicación. -9 ...§I ....i:; Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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indican en el presente documento para los casos cubiertos por él. Para algunos casos particulares se refiere al usuario a documentos de referencia citados explícitamente en el presente documento, dando los ajustes apropiados para hacerlos compatibles con él y con el Reglamento NSR-10. El diseño de la cimentación debe seguir lo requerido por el Reglamento NSR-10 con las modificaciones que se indican en el presente documento para algunos casos particulares.

1.1.1 — Estructuras no cubiertas por las presentes recomendaciones Se excluyen del alcance del presente documento las siguientes estructuras: • Puentes, pasos elevados y subterráneos viales y otras obras de infraestructura vial, • Obras portuarias, excepto aquellas contempladas en el numeral 5.6.2. • Las que no sean asimilables a las estructuras cubiertas en las Tablas 4-1 y 4-2 del presente documento.

1.1.2 — Definiciones Las siguientes definiciones corresponden a una traducción de algunas de las correspondientes contenidas en el Capítulo 11 del ASCE 7-10, limitándose a las que son relevantes para efectos del uso del presente documento. Se indica entre paréntesis el término que se define en inglés y se presenta en letra cursiva lo que se varía con respecto a la definición original en el documento ASCE 7-10: Anaqueles de almacenamiento (Storage racks) — Incluye anaqueles industriales para estibas, anaqueles móviles y anaqueles para apilar con montacargas, ya sean de acero estructural o fabricados con acero formado en frío o laminado en caliente. No incluye otros tipos de anaquel tales como anaqueles en los cuales el montacargas puede ingresar debajo o pasar a través de él, anaqueles en voladizo, anaqueles portátiles, o anaqueles construidos con materiales diferentes al acero. Apoyo del equipo (Equipment support) — Elementos estructurales, ensamblajes de elementos, o elementos fabricados, incluyendo riostras, pórticos, patas, arrastres, ajustadores, tirantes o sillas, que transmiten fuerzas gravitacionales y operacionales entre el equipo y la estructura. Categoría de diseño sísmico (Seismic design category) — Una clasificación asignada a la estructura con base en su categoría de riesgo y la severidad de los movimientos sísmicos de diseño en el lugar, como se definen en la Sección 4.1.3 del presente documento. Conexiones flexibles (Flexible connections) — Conexiones entre componentes de equipos que permiten movimientos traslacionales o rotacionales, o ambos, sin que se presenten problemas que afecten su desempeño. Incluyen, por ejemplo, uniones universales, fuelles, juntas de expansión y mangueras metálicas flexibles. Edificación (Building) — Cualquier estructura cuyo uso incluye ocupación por seres humanos. Estructura (Structure) — Aquella que se construye de acuerdo con los requisitos del Reglamento NSR-10 para edificaciones o de acuerdo con el presente documento cuando no se trata de estructuras de edificaciones. -

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Estructura diferente a la de una edificación (Nonbuilding structure) — Una estructura diferente a la de una edificación, cuya estructura corresponde a uno de los tipos de estructura cubiertos por el presente documento y que cumple con las limitaciones dadas en él. Estructura tipo péndulo invertido (Inverted pendulum-type structure) — Estructura en las cuales más del 50 por ciento de la masa de la estructura esta concentrada en su parte más alta sobre una estructura esbelta en voladizo en la cual la estabilidad de la masa localizada arriba depende de la restricción rotacional que provea allí la estructura esbelta en voladizo. Estructuras diferentes de edificaciones cuyo sistema estructural es asimilable al de edificaciones (Nonbuilding structures similar to buildings) — Una estructura diferente a una edificación y que se diseña y construye de una manera asimilable a las estructuras de edificaciones, que va a comportarse al ser sometida a movimientos sísmicos fuertes de una forma similar a las estructuras de edificaciones, que tiene un sistema estructural para cargas gravitacionales y que tiene un sistema resistente a fuerzas sísmicas que esta dentro de los sistemas cubiertos por las Tablas A.3-1 a A.3-4 del Reglamento NSR-10 o dentro de la Tabla 4-1 del presente documento. Fuerzas sísmicas (Seismic forces) — Las fuerzas prescritas relacionadas con la respuesta de la estructura a los movimientos sísmicos, para ser utilizadas en el diseño de la estructura y sus componentes. Movimientos sísmicos correspondientes al sismo máximo considerado (MCE) [Maximum considered earthquake (MCE) ground motion] — Los efectos sísmicos más severos considerados por estas recomendaciones tal como se definen a continuación: Aceleración de respuesta del terreno ajustada por riesgo para el sismo máximo considerado (M C E R) [Risk-targeted maximum considered earthquake (M C E R) ground

motion response acceleration] — Los efectos sísmicos más severos considerados por estas recomendaciones determinados para la orientación que lleve al mayor valor de respuesta máxima a los movimientos sísmicos horizontales y ajustado por riesgo de colapso de la estructura. Media geométrica de la aceleración pico del terreno para el sismo máximo considerado (M C E g ) [Maximum considered earthquake geometrie mean (M C E c ) peak ground

acceleration] — Los efectos sísmicos más severos considerados por estas recomendaciones para la media geométrica para la aceleración pico del terreno y sin ajustar por riesgo de colapso de la estructura. La aceleración pico del terreno (M C E G) ajustada por los efectos de sitio (P G A M) se utiliza en estas recomendaciones para la evaluación del potencial de licuación, potencial de flujo lateral, asentamientos inducidos por el sismo y otros aspectos de índole geotècnica. Movimientos sísmicos de diseño (Design earthquake ground motion) — Movimientos sísmicos que corresponden a dos tercios (2/3) de los correspondientes al Máximo Sismo Considerado ( M C E r ) .

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ais

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AIS 180-13 Reglamento NSR-10 (Colombian Seismic Code NSR-10) — Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR-10 (MAVDT, 2010) expedido por medio del Decreto 926 del 19 de marzo de 2010 por parte del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (hoy Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio), bajo las autorizaciones concedidas por la Ley 400 de 1997 (CRC, 1997). El Reglamento NSR-10 ha sido modificado posteriormente a su expedición por medio de los Decretos 2525 del 13 de julio de 2010 (MAVDT, 2010b), 0092 del 17 de enero de 2011 (MAVDT, 2011) y 0340 del 13 de febrero de 2012 (MAVDT, 2012). Sismo característico (Charaterisitic earthquake) — Un sismo que se determina que puede ocurrir en una falla activa con una magnitud igual al mejor estimativo de la máxima magnitud que puede generarse en la falla, sin ser menor que la máxima magnitud que haya ocurrido históricamente en ella. Sismo de diseño (Design earthquake) — Efectos producidos por un sismo que son dos tercios (2/3) de los efectos correspondientes producidos por el Máximo Sismo Considerado ( M C E r ) . Sistema de resistencia sísmica (Seismic force-resisting system) — Las partes del sistema estructural que se consideran en el diseño como designadas para resistir las fuerzas sísmicas prescritas. Tanques y recipientes anclados mecánicamente (Mechanically anchored tanks and vessels) — Tanques y recipientes que tienen anclajes mecánicos que les permiten resistir el momento de vuelco. Tanques y recipientes auto anclados (Self-anchored tanks) — Tanques y recipientes que son estables bajo el momento de vuelco de diseño sin que haya necesidad de colocar anclajes mecánicos para resistir el levantamiento. Tipo de perfil de suelo (Site class) — Clasificación asignada al perfil de suelo de un sitio con base en los tipos de suelo subyacentes y sus propiedades mecánicas como se definen en el Capítulo A.2 del Reglamento NSR-10.

1.2 -

DISEÑO

En el diseño de estructuras diferentes de edificaciones debe proveerse suficiente rigidez, resistencia y ductilidad consistentes con lo requerido para edificaciones en el Reglamento NSR-10 con el fin de resistir las fuerzas impuestas por la gravedad, su uso y los efectos causados por el viento, el sismo y otros efectos ambientales. Los parámetros de diseño para obtener la rigidez, resistencia y ductilidad son los prescritos en el Reglamento NSR-10 y los documentos de referencia enumerados en el Capítulo 2.

Las fuerzas y otros efectos causados por el sismo de diseño se deben evaluar de acuerdo con lo requerido por el Reglamento NSR-10. Con el fin de poder utilizar los requisitos particulares dados en los documentos de referencia, en los cuales los efectos sísmicos se expresan de la forma como los define el documento ASCE 7-10, debe utilizarse lo presentado en el Apéndice B para convertir los valores de los parámetros de los requeridos por el Reglamento NSR-10 al formato utilizado en el documento ASCE 7-10.

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12

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Los procedimientos de análisis y aplicación de las fueFzas a la estructura, las resistencias de los elementos estructurales y otros criterios de diseño deben determinarse usando los requisitos del Reglamento NSR-10. En los casos en los cuales el Reglamento NSR-10 no defina el procedimiento a emplear, éste debe ser el definido por el documento de referencia. Cuando el documento de referencia defina el procedimiento de diseño por medio del método de esfuerzos de trabajo, se deben emplear las combinaciones de carga prescritas en la Sección B.2.3 del reglamento NSR-10.

1.3 - SELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS El procedimiento de análisis para estructuras diferentes de edificaciones cuyo sistema estructural es asimilable al de edificaciones debe seleccionarse de acuerdo con la Sección A.3.4 del Reglamento NSR-10. Las estructuras que no son asimilables a las de edificaciones deben analizarse utilizando el método de la fuerza horizontal equivalente del Capítulo A.4 del Reglamento NSR-10 o el método del análisis dinámico presentado en el Capítulo A.5 del Reglamento NSR-10, o el procedimiento de análisis prescrito por el documento de referencia.

-1 3 -

ais

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AIS 180-13

Capítulo 2 DOCUMENTOS DE REFERENCIA AIS 180-13 acepta el uso de los siguientes documentos de referencia con las salvedades y limitaciones que se dan en las secciones correspondientes:

Documentos del American Concrete Institute — ACI American Concrete Institute 38800 Country Club Drive Farmington Hills, Ml 48331 USA • ACI 307 — Code Requirements for Reinforced Concrete Chimneys • ACI 313 — Standard Practice for the Design and Construction of Concrete Silos and Stacking Tubes for Storing Granular Materials • ACI 318 — Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, • ACI 350.3 — Standard Practice for the Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures • ACI 355.2 — Qualification of Post-Installed Mechanical Anchors in Concrete and Commentary • ACI 371R — Guide to the Analysis, Design, and Construction of Concrete-Pedestal Water Towers Documentos del American Institute of Steel Construction — AISC American Institute of Steel Construction One East Wacker Drive, Suite 700 Chicago, IL 60601-1802 USA • Design Guide 7 — Industrial Buildings - Roofs to Anchor Rods • Design Guide 25 — Frame Design Using Web-Tapered Members Documento del American National Standards Institute — ANSI American National Standards Institute 25 West 43rd Street, 4th Floor New York, NY 10036 USA • ANSI/RMI MH 16.1 — Specification for the Design, Testing, and Utilization of Industrial Steel Storage Racks Documentos del American Petroleum Institute — API American Petroleum Institute 1220 L Street Washington, DC 20005-4070 USA • API 12B — Bolted Tanks for Storage of Production Liquids, Specification 12B • API 620 — Design and Construction of Large, Welded, Low Pressure Storage Tanks • API 650 — Welded Steel Tanks for Oil Storage • API 653 — Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction -1 4 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A NO. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

Documentos de la American Society of Civil Engineers — ASCE American Society of Civil Engineers 1801 Alexander Bell Drive Reston, VA 20191-4400 USA • ASCE — Guidelines for Electrical Transmission Line Structural Loading • ASCE — Design of Latticed Steel Transmission Structures Documentos de la American Society of Mechanical Engineers — ASME American Society of Mechanical Engineers Three Park Avenue New York, NY 10016-5900 USA • ASME BPVC-01 — Boiler and Pressure Vessel Code • A S M E -S T S -1 - 2011-Steel Stacks Documentos del American W ater Works Association — A W W A American Water Works Association 6666 West Quincy Avenue Denver, CO 80235 USA • AWWA D100 — Welded Steel Tanks for Water Storage • AWWA D103 — Factory-Coated Bolted Steel Tanks for Water Storage • AWWA DUO — Wire- and Strand-Wound Circular Prestressed Concrete Water Tanks • AWWA D115 — Tendon-Prestressed Concrete Water Tanks, Documentos del Metal Building Manufacturers Association — M BM A Metal Building Manufacturers Association 1300 Sumner Avenue Cleveland, OH 44115-2851 USA • Seismic Design Guide for Metal Building Systems • Fire Resistance Design Guide for Metal Building Systems Documento del National Fire Protection Association — NFPA National Fire Protection Association 1 Batterymarch Park Quincy, MA 02269-9101 USA • NFPA 59A — Production, Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas (LNG)

-1 5 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

AIS 180-13

Capítulo 3 ESTRUCTURAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES APOYADAS SOBRE OTRAS ESTRUCTURAS Cuando una estructura diferente de edificaciones que esté comprendida entre los tipos de estructura presentados en la Tabla 4-2 esté apoyada sobre otras estructuras y la estructura diferente de edificaciones no hace parte del sistema principal de resistencia ante fuerzas sísmicas, se puede utilizar uno de los dos métodos dados en 3.1 y 3.2.

3.1 — ESTRUCTURAS CUYA MASA ES MENOR DEL 25 POR CIENTO DE LA MASA TOTAL DE LA EDIFICACIÓN Para el caso en el cual la masa de la estructura diferente de edificaciones es menos del 25 por ciento de la suma de la masa de la estructura diferente de edificaciones y la masa de la estructura que le da apoyo, las fuerzas sísmicas de diseño de la estructura diferente de edificaciones deben determinarse de acuerdo con las prescripciones del Capítulo A.9 - Elementos no estructurales, del Reglamento NSR-10. Los valores de R p y ap deben ser los indicados en el Capítulo A.9 de NSR-10. La estructura de apoyo debe diseñarse de acuerdo con los requisitos del Capítulo A.3 del Reglamento NSR-10 ó de acuerdo con los requisitos dados en el Capítulo 5 del presente documento. La masa de la estructura diferente de edificaciones, M p, debe incluirse dentro de la masa total de la estructura, M .

3.2 -

ESTRUCTURAS CUYA MASA ES M AYOR DEL 25 POR CIENTO DE LA MASA TOTAL DE LA EDIFICACIÓN

Para el caso en el cual la masa de la estructura diferente de edificaciones es igual o mayor del 25 por ciento de la suma de la masa de la estructura diferente de edificaciones y la masa de la estructura que le da apoyo, debe realizarse un análisis en el cual se combinen las propiedades estructurales de ambas para determinar las fuerzas sísmicas de diseño como se indica en 3.2.1 y 3.2.2.

3.2.1 — Caso 1 Cuando el período fundamental, T , de la estructura diferente de edificaciones analizada independientemente como empotrada en su base es menor de 0.06 s, la estructura diferente de edificaciones debe considerarse como un elemento rígido. La estructura de apoyo debe diseñarse de acuerdo con los requisitos del Capítulo A.3 del Reglamento NSR-10 ó de acuerdo con los requisitos dados en el Capítulo 5 del presente documento y se permite que el valor de R 0 a utilizar para el sistema que incluye las dos estructuras sea el correspondiente a la estructura de apoyo y la masa M corresponda a las suma de la masa de las dos estructuras. La estructura diferente de edificaciones y sus accesorios debe diseñarse por el procedimiento y fuerzas de diseño definidas en el Capítulo A.9 del Reglamento NSR-10 pero usando como valor de R p el valor de R 0 que le corresponda en la Tabla 4-2 del presente documento y el valor de ap debe tomarse como la unidad (1.0).

-1 6 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

Cuando el período fundamental, T , de la estructura diferente de edificaciones analizada independientemente como empotrada en su base es mayor o igual a 0.06 s, la estructura diferente de edificaciones debe considerarse como parte de la estructura de apoyo y debe diseñarse de acuerdo con los requisitos dados en el Capítulo 5 del presente documento. Se permite que el valor de R 0 a utilizar para el sistema que incluye las dos estructuras sea el menor entre el valor para la estructura de apoyo según el Capítulo A.3 del Reglamento NSR-10 y el de la estructura diferente de edificaciones según el Capítulo 5 del presente documento. La estructura diferente de edificaciones y sus accesorios debe diseñarse para las fuerzas de diseño que se obtienen del análisis que incluye las dos estructuras

3.3 - COMPONENTES ARQUITECTÓNICOS, MECÁNICOS O ELÉCTRICOS Los elementos no estructurales arquitectónicos, eléctricos o mecánicos apoyados sobre una estructura diferente de edificaciones deben diseñarse de acuerdo con los requisitos del Capítulo A.9 del Reglamento NSR-10.

-1 7 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-maii: [email protected]

AIS 180-13

Capítulo 4 REQUISITOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL 4.1 — PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Las estructuras diferentes de edificaciones para las cuales exista un procedimiento de diseño sísmico en los documentos de referencia deben diseñarse utilizando el procedimiento del documento de referencia correspondiente modificado según se indica en el presente documento. Para los tipos de estructuras diferentes de edificaciones para las cuales no se indique un documento de referencia, deben diseñarse para las fuerzas sísmicas que se prescriben en los Capítulos 5 y 6 del presente documento, pero estas fuerzas no pueden ser menores que las que se obtendrían por medio del método de la fuerza horizontal equivalente del Capítulo A.4 del Reglamento NSR-10 cumpliendo las siguientes adiciones y modificaciones: 4.1.1 Definición del tipo de sistema estructural — El sistema estructural de resistencia sísmica debe definirse como se indica a continuación: a.

Estructuras diferentes de edificaciones con un sistema estructural asimilable al de edificaciones — Para estructuras diferentes de edificaciones con un sistema estructural asimilable al de edificaciones el sistema estructural de resistencia sísmica debe seleccionarse dentro uno de los sistemas presentados en las Tablas A.3-1 a A.3-4 del Reglamento NSR-10 ó en la Tabla 4-1 del presente documento, cumpliendo las limitaciones prescritas para el sistema, las limitaciones en altura para el sistema estructural y la capacidad de disipación de energía (DMI, DMO o DES) según la zona de amenaza sísmica. Los valores de R 0 y Í20 indicados en la tabla correspondientes deben utilizarse para determinar el corte basal de diseño, las fuerzas de diseño de los elementos y las derivas de piso como se indica en el Reglamento NSR-10. Los requisitos de detallado deben ser los indicados en la tabla correspondiente.

b. Estructuras diferentes a edificaciones cuyo sistema estructural no es asimilable al de edificaciones — Para estructuras diferentes a edificaciones cuyo sistema estructural no es asimilable al de edificaciones, el sistema estructural de resistencia sísmica debe seleccionarse en la Tabla 4-2 del presente documento, cumpliendo las limitaciones prescritas allí para el sistema, las limitaciones en altura para el sistema estructural y la capacidad de disipación de energía (DMI, DMO o DES) según la zona de amenaza sísmica. Los valores de R 0 y f i 0 indicados en la Tabla 4-2 deben utilizarse para determinar el corte basal de diseño, las fuerzas de diseño de los elementos y las derivas de piso. Los requisitos de detallado deben ser los indicados en la Tabla 4-2. c.

m

2 1 5

Estructuras diferentes a edificaciones con sistema estructural que no está definido ni en NSR-10 ni en AIS 180-13 — En los casos en los cuales ni en la Tabla 4-1 ni en la Tabla 4-2 exista un sistema estructural de resistencia sísmica que describa adecuadamente el sistema estructural de la estructura diferente a edificaciones, la resistencia ante fuerzas sísmicas y los demás criterios de diseño se deben obtener del documento de referencia -1 8 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

que sea aplicable al tipo de estructura diferente de edificaciones. Los requisitos de diseño y detallado deben ser los prescritos por el documento de referencia. 4.1.2 Ajustes al espectro de diseño del Reglamento NSR-10 — En el diseño de estructuras diferentes de edificaciones al amparo de la presentes recomendaciones cuyo valor del coeficiente de reducción de resistencia R 0se obtiene de la Tabla 4-2, se establece un valor mínimo para el valor del espectro de aceleraciones, Sa, calculado para el valor del período fundamental, T , de la estructura definido en la Sección A.4.2 del Reglamento NSR-10 los cuales deben cumplirse según se indique, así:

eño 3 de 5 ben nt0' erza BS Y

a.

Sa(T )> 0.11AaFaIR 0 b.

(4.1-1)

Sa(T) > 0.03R0 C.

nica

d. ,je

(4.1-2) Sa(T)£ 0 .9 AvIR 0

(4.1-3)

Para estructuras localizadas donde A v es mayor o igual a 0.35g en vez del límite dela ecuación (4.1-3) debe usarse el siguiente:

ural ebe

Sa(T)>1.45AvIR 0.

del las :ma i de ben los

e.

(4.1-4)

Para tanques y recipientes diseñados de acuerdo con AW W A D100, AW W A D103, el Apéndice E de API 650, el Apéndice L de API 620, torres y chimeneas diseñadas de acuerdo con ACI 307, y torres de acero diseñadas de acuerdo con ASME-STS-1: i. En vez del límite representado por la ecuación (4.1-2) debe usarse:

¡tos Sa(T) de no ;be nes i la aza ara vas

0.01R0

(4.1-5)

¡i. Para tanques y recipientes diseñados de acuerdo con AW W A D100, AW W A D103, el Apéndice E de API 650, el Apéndice L de API 620, torres y chimeneas diseñadas de acuerdo con ACI 307, y torres de acero diseñadas de acuerdo con ASME-STS-1 localizadas donde A v es mayor o igual a 0.35g en vez del límite representado por la ecuación (4.1-4) debe usarse el de la ecuación (4.1-3) f.

4.1.3 en 4-2 el zas icia

Los valores mínimos del espectro anteriores no aplican para la evaluación de los efectos convectivos (causados por el oleaje inducido por el sismo) del líquido en tanques.

Factor de importancia, I , y categoría de riesgo - El factor de importancia I y la c riesgo asociado aplicable para estructuras diferentes de edificaciones se sustenta con base en el riesgo relacionado con el contenido y la función de la estructura. El valor de I debe ser el mayor valor determinado de: a.

El documento de referencia aplicable dentro de los documentos enumerados en 2. -1 9 -

efe

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b.

El mayor valor que defina la Sección A.2.5 del Reglamento NSR-10 correspondiente a la estructura.

c.

El valor que se especifique dentro del presente documento cuando se defina dentro de él para la estructura a diseñar.

4.1.4 Distribución vertical de las fuerzas sísmicas de diseño — La distribución en la altura de las fuerzas sísmicas de diseño de las estructuras diferentes de edificaciones cubiertas por la presente Sección 4.1 deben establecerse así: a.

Utilizando los requisitos del método de la fuerza horizontal equivalente del Capítulo A.4 del Reglamento NSR-10.

b.

Utilizando los procedimientos del método del análisis dinámico del Capítulo A.5 del Reglamento NSR-10.

c.

De acuerdo con el procedimiento del documento de referencia apropiado para la estructura específica diferente de edificaciones.

4.1.5 Estructuras diferentes de edificaciones que contengan líquidos, gases y sólidos granulares apoyadas en su base — Para las estructuras diferentes de edificaciones que contengan líquidos, gases y sólidos granulares apoyadas en su base como se definen en la Sección 7.1, las fuerzas mínimas de diseño sísmico no pueden ser menores que las que prescriba el documento de referencia apropiado para ese tipo de estructuras. 4.1.6 Limitaciones al uso de los documentos de referencia — Cuando un documento de referencia prescribe los procedimientos para el diseño sismo resistente de ese tipo particular de estructuras diferentes de edificaciones cubiertas por el alcance del presente documento, el documento de referencia no debe utilizarse, al menos que se cumplan las siguientes condiciones: a.

Las aceleraciones sísmicas del terreno y los coeficientes sísmicos de diseño corresponden a los utilizados ya sea en el Reglamento NSR-10 o en el documento ASCE 7-10.

b.

Los valores de las fuerzas horizontales totales y el momento de vuelco en la base a utilizar en el diseño no son menores del 80 por ciento del corte basal de diseño y el momento de vuelco, ajustados por efectos de interacción suelo-estructura, que los que se obtendrían ya sea por medio del Reglamento NSR-10 o el documento ASCE 7-10.

4.1.7 Reducción por efectos de interacción suelo-estructura — Se permite reducir el cortante en la base por efectos de interacción suelo-estructura como se indica, ya sea, en la Sección 19.2.1 del documento ASCE 7-10 o en el Capítulo A.7 el Reglamento NSR-10, incluyendo su Apéndice A-2, pero en ningún caso pueden llevar a una reducción mayor del 30 por ciento con respecto al valor que se tendría sin tener en cuenta los efectos de interacción suelo-estructura.

-

2

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20

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4.1.8 Combinación de los efectos gravitacionales con las fuerzas sísmicas — A menos que se indique algo diferente para un caso particular dentro del presente documento, las solicitaciones gravitacionales se deben combinar con las fuerzas sísmicas de diseño utilizando las combinaciones de carga dadas en la Sección B.2.4 del Reglamento NSR-10. 4.1.9 Uso de los factores de ausencia de redundancia y sobrerresistencia — Cuando el presente documento requiera el uso del factor de ausencia de redundancia, r , este debe determinarse de acuerdo con los requisitos de la Sección A.3.3.8 del Reglamento NSR-10. Cuando el presente documento requiera el uso del factor de sobrerresistencia, Q 0, este debe determinarse de acuerdo con los requisitos de la Sección A.3.3.9 del Reglamento NSR-10.

4.2 -

ESTRUCTURAS RÍGIDAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES

Las estructuras diferentes de edificaciones que tengan un período fundamental , T , menor de 0.06 s, incluyendo sus anclajes, deben diseñarse para el corte basal Vs indicado en la siguiente ecuación: Vs =0.75AaFaIg M

(4.2-1)

Donde: Aa =

g

Coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva, para diseño, dado en A.2.2 del Reglamento NSR-10. = Coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos cortos, debida a los efectos de sitio dado en la Sección A.2.4 del Reglamento NSR-10, adimensional. = Aceleración debida a la gravedad (9.8 m/s2).

I M

= coeficiente de importancia definido en 4.1.3. = Masa operacional de la estructura diferente deedificaciones.

Fa

El corte basal Vs debe distribuirse en la altura de acuerdo con lo indicado en el Capítulo A.4 del Reglamento NSR-10. En el diseño de los elementos de esta estructura rígida diferente a edificaciones debe utilizarse un coeficiente de modificaciones de respuesta igual a la unidad (R = 1.0).

-

21

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Tabla 4-1 — COEFICIENTES PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES A EDIFICACIONES PERO SIMILARES A LAS DE EDIFICACIONES Máxima altura permitida h n (m)

Requisitos de detallado

Tipo de estructura diferente a edificaciones 1. Anaqueles de acero para

R o

Í2 0

para cada zona de amenaza sísmica Alta

Intermedia

Baja

4.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Título

5.0

2.0

50 m

Sin límite

Sin límite

Título

3.0

2.0

10 m

Sin límite

Sin límite

Título

2.0

2.0

30 m

Sin límite

Sin límite

Título

1.5

1.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Capítulo F.3 del Título F de NSR-10

7.0

3.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Título C de NSR-10 incluyendo el Capítulo C.21 Capítulo F.3 del Título F de NSR-10

7.0

3.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

4.5

3.0

12 m

Sin límite

Sin límite

2.5

2.0

35 m

Sin límite

Sin límite

1.5

1.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

4.5

3.0

No se permite

Sin límite

Sin límite

2.5

2.0

25 m

Sin límite

Sin límite

0.8

1.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

2.5

2.0

No se permite

No se permite

Sin límite

2.0

2.0

30 m

Sin límite

1.0

1.0

Sin límite

Sin límite

2.5

2.0

No se permite No se permite No se permite

No se permite

Sin límite

0.8

1.0

10 m

Sin límite

Sección 5.3

almacenamiento 2. Sistema estructural combinado a. Pórticos de acero con diagonales concéntricas (DES) b. Pórticos de acero con diagonales concéntricas (DMI) i. Permitiendo un aumento en la altura máxima ii. Sin límite en la altura máxima

Capítulo F.3 del F de NSR-10 Capítulo F.3 del F de NSR-10 Capítulo F.3 del F de NSR-10 Capítulo F.2 del F de NSR-10

3. Sistema estructural de pórtico resistente a momentos a. Pórticos de acero resistentes a momentos con capacidad especial de disipación de energía (DES) b. Pórticos de concreto resistentes a momentos con capacidad especial de disipación de energía (DES) c. Pórticos de acero resistentes a momentos con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) i. Permitiendo un aumento en la altura máxima ii. Sin límite en la altura máxima d. Pórticos de concreto resistentes a momentos con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) i. Permitiendo un aumento en la altura máxima

ii. Sin límite en la altura máxima e. Pórticos de acero resistentes a momentos con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) i. Permitiendo un aumento en la altura máxima ii. Sin límite en la altura máxima f. Pórticos de concreto resistentes a momentos con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) i. Permitiendo un aumento en la altura máxima

Capítulo F.3 del Título F de NSR-10 Capítulo F.3 del Título F de NSR-10 Título C de NSR-10 incluyendo el Capítulo C.21 Título C de NSR-10 incluyendo el Capítulo C.21 Título C de NSR-10 incluyendo el Capítulo C.21 Capítulo F.3 del Título F de NSR-10 Capítulo F.3 del Título F de NSR-10 Capítulo F.2 del Título F de NSR-10 Título C de NSR-10 excluyendo el Capítulo C.21 Título C de NSR-10 excluyendo el Capítulo C.21

-

No se permite

22-

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Tabla 4-2 - COEFICIENTES PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES A EDIFICACIONES QUE NO SON SIMILARES A LAS DE EDIFICACIONES Tipo de estructura diferente a edificaciones

Requisitos de detallado

1. Tanques elevados, recipientes, silos o tolvas a. Sobre apoyos arriostrados simétricos Sección 7.10 que no son similares a edificaciones b. Sobre apoyos no arriostrados, o sobre apoyos arriostrados asimétricos Sección 7.10 que no son similares a edificaciones

2. Recipientes horizontales de acero Sección 7.14 soldado apoyados sobre sillas 3. Tanques y recipientes apoyados sobre torres estructurales similares a Sección 5.5 edificaciones 4. Tanques de fondo plano apoyados sobre el terreno: a. De acero o de plástico reforzado con fibras: i. Anclados mecánicamente Capítulo ii. Auto anclados Capítulo b. De concreto reforzado o preesforzado: i. Con base reforzada no Capítulo deslizante ii. Anclados sobre base flexible Capítulo iii. Base flexible no anclada ni Capítulo restringida c. Todos los otros casos

5. Silos de concreto construido en sitio con paredes continuas hasta la cimentación 6. Todas las estructuras de manipostería reforzada de bloque de perforación vertical que no son similares a edificaciones y que se detallan como manipostería estructural con disipación moderada (DMO) 7. Todas las estructuras de manipostería reforzada de bloque de perforación vertical que no son similares a edificaciones y que se detallan como manipostería estructural con disipación mínima (DMI) 8. Todas las estructuras de manipostería no reforzada que no son similares a edificaciones 9. Chimeneas y torres (stacks) de concreto 10. Estructuras de acero o concreto en voladizo vertical con masa distribuida que no están cubiertas anteriormente tales como torres, chimeneas, silos, recipientes verticales con apoyos de faldón o apoyados sobre un solo pedestal: a. De acero soldado b. De acero soldado con detallado especial c. Concreto reforzado o preesforzado d. Concreto reforzado o preesforzado con detallado especial

Máxima R o

Q0

altura

permitida

h n (m)

para cada zona de amenaza sísmica Alta

| Intermedia |

Baja

3.0

2.0

50 m

Sin límite

Sin límite

2.0

2.0

18 m

Sin límite

Sin límite

3.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Utilizar los valores apropiados del tipo de estructura para sistema combinado o sistema de pórtico resistente a momentos del Capítulo A.3 del Reglamento NSR-10 o de la Tabla 4-1.

7 7

3.0 2.5

2.0 2.0

Sin límite Sin límite

Sin límite Sin límite

Sin límite Sin límite

7

2.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

7

3.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

7

1.5

1.5

Sin límite

Sin límite

Sin límite

1.5

1.5

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Sección 6.2

3.0

1.75

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Sección 4.1

2.5

2.0

15 m

Sin límite

Sin límite

Sección 4.1

2.0

2.5

No se permite

50 m

Sin límite

Sección 4.1

1.25

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Sección 6.2 y ACI 307

2.0

1.5

Sin límite

Sin límite

Sin límite

2.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

3.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

2.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

3.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Sección 6.2

Sección 7.10 Secciones 7.10, 7.10.5(a) y (b) Sección 7.10 Sección 7.10 y Capítulo C.21 del Título C de NSR-10

Continúa...

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Tabla 4-2 (Continuación) - COEFICIENTES PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES A EDIFICACIONES QUE NO SON SIMILARES A LAS DE EDIFICACIONES Requisitos de detallado

Tipo de estructura diferente a edificaciones 11. Torres en celosía (auto-portantes o con tirantes), torres atirantadas y chimeneas 12. Torres de enfriamiento

Q 0

altura

permitida

h n (m)

para cada zona de amenaza sísmica Alta

Intermedia

Baja

3.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

3.5 3.5

1.75 3.0

Sin límite 15 m

Sin límite Sin límite

Sin límite Sin límite

3.0

1.5

Sin límite

Sin límite

Sin límite

1.5 1.5 1.5

1.5 1.5 1.5

Sin límite Sin límite Sin límite

Sin límite Sin límite Sin límite

Sin límite Sin límite Sin límite

3.0 1.5 2.0

1.5 1.5 1.5

Sin límite Sin límite Sin límite

Sin límite Sin límite Sin límite

Sin límite Sin límite Sin límite

Sección 6.3

2.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

Sección A.3.6.11 de NSR-10

2.0

2.0

Sin límite

Sin límite

Sin límite

3.0

1.75

Sin límite

Sin límite

Sin límite

1.25

2.0

15 m

Sin límite

Sin límite

Sección 6.2

a. En concreto o acero b. En estructura de madera

13. Torres de telecomunicaciones:

Máxima R o

Sección 6.6

a. En celosía en acero b. De poste i. En acero ii. En madera iii. En concreto c. En pórtico i. En acero ¡i. En madera iii. En concreto

14. Estructura de parques de diversión o de monumentos 15. Estructuras tipo péndulo invertido (excepto tanques elevados, recipientes, silos y tolvas) 16. Avisos y vallas publicitarias 17. Todas las otras estructuras que no se asemejen a edificaciones, auto-portantes y tanques o recipientes, que no se hayan cubierto anteriormente o no estén cubiertos en los documentos de referencia

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4.3 - CARGAS La masa efectiva, M , de la estructura diferente a edificaciones debe incluir la masa correspondiente a la carga muerta y otras cargas (todas ellas divididas por la aceleración de la gravedad g ),como se define a continuación: M

= Masa sísmica efectiva la cual incluye la masa correspondiente a la carga muerta total por encima de la base de la estructura y además la correspondiente a las siguientes cargas según sea el caso: 1. En áreas utilizadas como depósito, debe incluirse como mínimo el 25 por ciento de la masa correspondiente a la carga viva del piso, excepto: a. Cuando la masa de la carga viva de lo depositado corresponde a menos del 5 por ciento de la masa sísmica efectiva en un nivel de la estructura, no hay necesidad de incluirla. b. No hay necesidad de incluir la masa correspondiente a la carga viva en garajes públicos ni en áreas de parqueo al aire libre. 2. Cuando la Sección 4.2.2 requiere que la carga de particiones se incluya dentro de la carga de diseñó del piso, se debe incluir la masa correspondiente a su peso real o a una carga mínima de 0.48 kN/m2, la que sea mayor. 3. La masa operativa de todos los equipos permanentes. 4. La masa correspondiente a la carga de nieve, hielo y granizo. 5. La masa correspondiente a las cargas causadas por elementos de paisajismo y otros materiales de jardines en las cubiertas, o áreas similares. 6. En las estructuras diferentes a edificaciones, debe incluir, además, la masa de todo el contenido de operación normal en el caso de tanques, recipientes, silos, tolvas y el contenido de las tuberías.

4.4 — PERIODO FUNDAMENTAL El período fundamental, T , de la estructura diferente de edificaciones debe determinarse usando las propiedades estructurales y las características de deformación de los elementos resistentes con base en un análisis debidamente sustentado, como se indica e la Sección A.4.2.1 del Reglamento NSR-10.

4.5 -

LIMITES DE LA DERIVA

No hay necesidad de cumplir con los límites de deriva dados en el Capítulo A.6 del Reglamento NSR-10 cuando por medio de un análisis debidamente sustentado se pruebe que los límites allí dados pueden excederse sin que se afecte la estabilidad estructural, la de los elementos anclados a la estructura, o la de los elementos que la interconectan con otras estructuras o edificaciones, tales como pasarelas, escaleras, rampas o tuberías. Los efectos P-Delta deben tenerse en cuenta cuando sean críticos para la estabilidad de la estructura, su operación, o ambos.

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4.6 -

REQUISITOS DE LOS MATERIALES

Los requisitos para los materiales estructurales del Reglamento NSR-10 son de obligatorio cumplimiento para las estructuras diferentes de edificaciones cubiertas por el presente documento, a menos que en él se exima algún requisito en particular.

4.7 -

LÍMITES DE LAS DEFLEXIONES Y SEPARACIÓN ENTRE ESTRUCTURAS

Deben cumplirse los límites para las deflexiones horizontales y separación entre edificaciones dados en el Capítulo A.6 del Reglamento NSR-10, a menos que se eximan explícitamente dentro del presente documento para un caso en particular.

4.8 — ESPECTRO DE RESPUESTA PARTICULAR PARA EL SITIO Cuando se requiera realizar un estudio particular de respuesta en el sitio porque así lo exija el Reglamento NSR-10 (véase la Sección A.2.10 del Reglamento NSR-10) o un documento de referencia de los indicados en el Capítulo 2, este debe realizarse de acuerdo con lo prescrito en la Sección A.2.10 del Reglamento NSR-10. Cuando el documento de referencia exija un período de recurrencia para el sismo de diseño diferente del prescrito por el Reglamento NSR-10 o el documento ASCE 7-10, como es el caso de las estructuras de soporte de tanques para gas natural licuado (LNG) según el documento NFPA 59A, se debe utilizar el período de recurrencia exigido por el documento de referencia.

4.9 - ANCLAJES EN CONCRETO O MAMPOSTERÍA 4.9.1 — Anclajes en concreto Los anclajes en concreto utilizados en estructuras diferentes de edificaciones deben diseñarse e instalarse de acuerdo con lo exigido por el Apéndice D de la versión de 2011 del Reglamento ACI 318. (Nota: El Título C del Reglamento NSR-10 fue actualizado al ACI 318-11, Referencia (A C I 2011), excepto en el Apéndice C-D. Por lo tanto el Apéndice C-D del Título C del Reglamento NSR-10 se encuentra desactualizado con respecto a la versión del Apéndice D del ACI 318-11. Una parte importante de la actualización fue la inclusión de anclajes adheridos y otras modificaciones a la forma de calcular las resistencias de los anclajes preinstalados y postinstalados diferentes de adheridos.)

4.9.2 — Anclajes en manipostería Los anclajes a las estructuras de mampostería deben regirse por lo indicado en el documento "Building Code Requirements and Specif¡catión fo r Masonry Structures - Buílding Code Requirements for Masonry Structures (ACI 530-08/ASCE 5-08/TMS 402-08) — Specifications for Masonry Structures (ACI 530.1-08/ASCE 6-08/TMS 602-08) and Companion Commentaries, MSJC — Masonry Standards Joint Committee ACI/ASCE/TMS, American Concrete Institute — ACI, American Society of Civil Engineers — ASCE, The Masonry Society — TMS, 2008, Farmington Hills, MI, USA", Referencia (ACI, 2008b). Los anclajes en mampostería deben diseñarse de tal manera que su Resistencia a tracción o a cortante esté dominada por la resistencia correspondiente del elemento dúctil de acero.

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4.9.3 — Calificación sísmica de los anclajes postinstalados en concreto o manipostería Los anclajes postinstalados en concreto deben cumplir una precalificación para aplicaciones sísmicas de acuerdo con los requisitos que se dan en el documento ACI 355.2 "Qualification of PostInstalled Mechanical Anchors in Concrete and Commentary" Referencia (ACI, 2007). Los anclajes postinstalados en manipostería deben cumplir una precalificación para aplicaciones sísmicas expedida por una institución debidamente reconocida a nivel mundial.

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Capítulo 5 ESTRUCTURAS QUE NO SON EDIFICACIONES PERO SON ASIMILABLES ESTRUCTURALMENTE A ELLAS 5.1 — GENERALIDADES Las estructuras diferentes a edificaciones tal como se definen en la Sección 1.1 deben diseñarse de acuerdo con lo prescrito en el presente Capítulo 5 y de acuerdo con las modificaciones que prescriban los documentos de referencia. Esta categoría de estructuras que no son edificaciones pero son asimilables estructuralmente a ellas debe diseñarse de acuerdo con las prescripciones del Reglamento NSR-10 y las partes aplicables del Capítulo 4 del presente documento. Las combinaciones de carga de los efectos sísmicos, E , deben realizarse de acuerdo con los requisitos del Título B del Reglamento NSR-10 y las siguientes Secciones del Capítulo A.3 del Reglamento NSR-10: • A.3.3.3 por efectos de irregularidades (a y p), •

A.3.3.8 por ausencia de redundancia ( r ) y

•

A.3.3.9 por efectos del coeficiente de sobrerresistencia ( Q 0).

5.2 - ANAQUELES PARA TUBERÍAS 5.2.1 — Bases para el diseño Además de los requisitos de la Sección 5.1, los anaqueles para tuberías apoyados en la base de la estructura deben diseñarse utilizando los requisitos del Método de la Fuerza Horizontal Equivalente del Capítulo A.4 de Reglamento NSR-10 o los requisitos del Método del Análisis Dinámico del Capítulo A.5 de Reglamento NSR-10. Los desplazamientos horizontales del anaquel de tuberías y la posibilidad de interacción nociva por golpeteo con el sistema de tuberías deben tenerse en cuenta utilizando los desplazamientos horizontales calculados de acuerdo con lo prescrito en la Sección A.6.2 del reglamento NSR-10.

5.3 - ANAQUELES DE ACERO PARA ALMACENAMIENTO Los anaqueles de acero para almacenamiento apoyados al nivel del terreno o por debajo de él, deben diseñarse de acuerdo con los requisitos de la presente Sección 5.3, o por el procedimiento alterno de la Sección 5.3.5.

5.3.1 — Requisitos generales Los valores de R 0 y Q 0 deben ser los indicados en el Aparte 1 de la Tabla 4-1. El factor de importancia I para anaqueles de acero para almacenamiento en edificaciones con acceso al público como por ejemplo almacenes de descuento tipo bodega, debe tomarse igual a 1.5 (i = 1.5) . -2 8 t

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5.3.2 — Masa operativa Los anaqueles de acero para almacenamiento deben diseñarse para la situación que domine de los siguientes valores de la masa operativa M : 1.

La masa del anaquel más la masa correspondiente al material almacenado en cada nivel del anaquel tomada a 2/3 de la capacidad de almacenamiento de cada nivel.

2.

La masa del anaquel más una masa correspondiente al material almacenado en el nivel más alto del anaquel igual a la de la capacidad total de almacenamiento de ese nivel.

En el diseño debe considerarse la altura real del centro de masa del material almacenado al calcular las fuerzas sísmicas correspondientes a cada nivel.

5.3.3 — Distribución vertical de las fuerzas sísmicas En el diseño de los anaqueles de acero para almacenamiento las fuerzas sísmicas de diseño horizontales deben calcularse por medio del método de la fuerza horizontal equivalente del Capítulo A.4 del Reglamento NSR-10 de acuerdo con lo siguiente: 1. El cortante sísmico en la base, Vs, de la Sección A.4.3 del Reglamento NSR-10 debe calcularse para los dos casos de la masa del anaquel, M , contemplados en la Sección 5.3.2. 2. La base de la estructura debe ser el piso donde se encuentre apoyado el anaquel. 3. Cada uno de los diferentes niveles del anaquel debe tratarse como un piso de la estructura para efectos de aplicar el método de la fuerza horizontal equivalente. 4. Se permite tomar el exponente k como la unidad (k = 1.0).

5.3.4 — Desplazamientos sísmicos Los anaqueles de acero para almacenamiento deben instalarse con las holguras y separaciones necesarias para evitar la interacción nociva del anaquel con los elementos y componentes adyacentes o adheridos a él. El desplazamiento horizontal total permisible no debe exceder el 5 por ciento de la altura sobre la base, hx, en cualquier nivel del mismo.

eis

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5.3.5

— Procedimiento alternativo para anaqueles de acero para almacenamiento

Como alternativa a lo requerido en la presente Sección 5.3, se permite diseñar los anaqueles de acero para almacenamiento de acuerdo con el documento de referencia ANSI/RMI MH 16.1 con las modificaciones contenidas en las secciones 15.5.3.1 a 15.5.3.3 del documento ASCE 7-10.

5.4 -

INSTALACIONES DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

5.4.1 — Generalidades Las instalaciones de generación de energía son plantas que generan electricidad por medio de turbinas a vapor, turbinas de combustión, generadores diesel, o maquinaria similar.

5.4.2 — Bases para el diseño Además de los requisitos de la Sección 5.1, las instalaciones de generación de electricidad deben diseñarse cumpliendo con los requisitos del presente documento y los factores y coeficientes contenidos en el Capítulo 4.

5.5 - TORRES ESTRUCTURALES PARA TANQUES Y RECIPIENTES 5.5.1— Generalidades Además de los requisitos dados en la Sección 5.1, las torres estructurales que soportan tanques y recipientes deben diseñarse de acuerdo con los requisitos del Capítulo 3 Además deben cumplirse los siguientes requisitos adicionales: 1. La distribución del cortante sísmico en la base del tanque a los elementos estructurales de apoyo debe tener en cuenta la rigidez relativa del tanque y los elementos estructurales que lo resisten. 2.

La distribución de las reacciones verticales del tanque o recipiente a la estructura de soporte debe tener en cuenta la rigidez relativa del tanque con respecto a los elementos estructurales de soporte. Cuando el tanque o recipiente está soportado por un emparrillado de vigas, las reacciones verticales calculadas deben incrementarse al menos un 20 por ciento para tener en cuenta las variaciones debidas a un apoyo no uniforme. Las vigas del emparrillado y los anclajes del recipiente deben diseñarse para este valor de diseño incrementado.

3. Los desplazamientos sísmicos del tanque o recipiente deben tener en cuenta las deformaciones de la estructura de apoyo para determinar los efectos P-Delta o en la determinación de las holguras para impedir golpeteo nocivo del tanque soportado por la estructura.

-3 0 -

ES

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5.6 -

M UELLES Y EM BARCADEROS

5.6.1 — Generalidades Los muelles y embarcaderos son estructuras localizadas en la ribera de un cuerpo de agua que se proyectan dentro de cuerpo de agua o son paralelas a la ribera.

5.6.2 — Bases para el diseño Además de los requisitos de la Sección 5.1 los muelles y embarcaderos a los cuales tiene acceso el público en general, tales como terminales de barcos crucero o embarcaderos con comercio, almacenes, oficinas o restaurantes, deben diseñarse para los requisitos del presente documento. Los muelles y embarcaderos sin acceso al público en general están fuera del alcance de la presente sección. El diseño debe tener en cuenta el potencial de licuación del suelo y efectos de colapso producido por desplazamiento lateral del suelo y además los efectos de las operaciones marítimas de atraque de navios, corrientes y olas. El detallado de los elementos estructurales debe tener en cuenta los efectos del ambiente marino.

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Capítulo 6 REQUISITOS GENERALES PARA ESTRUCTURAS DIFERENTES DE EDIFICACIONES Y QUE NO SON ASIMILABLES ESTRUCTURALMENTE A ELLAS Las estructuras diferentes a edificaciones que no tienen un sistema definido de resistencia sísmica asimilable al de edificaciones deben diseñarse de acuerdo con los requisitos del Reglamento NSR-10 y de acuerdo con las prescripciones del presente Capítulo y de los documentos de referencia cuando así se indique aquí. Las fuerzas y su distribución a los elementos de la estructura no debe ser menos exigente que las que se obtendrían al aplicar el Reglamento NSR-10 directamente. Las combinaciones de carga de los efectos sísmicos, E , deben realizarse de acuerdo con los requisitos del Título B del Reglamento NSR-10 y las siguientes Secciones del Capítulo A.3 del Reglamento NSR-10: • A.3.3.3 por efectos de irregularidades ( s con se de

(7.2-1)

-y 0 )

Donde:

D¡ Hl y M'L

= = = =

Yl =

leben en el os de i y en

c.

Diámetro interno del tanque en m. Altura del líquido dentro del tanque en m. Altura medida desde la base del tanque del nivel bajo investigación, en m. Masa unitaria del líquido contenido en kg/m3. Peso unitario del líquido contenido, en N/m3( y L = |j,L g ).

Fuerzas inerciales verticales sobre las ¡paredes de tanques circulares y rectangulares — La fuerzas inerciales verticales asociadas con la aceleración vertical de la estructura debe tomarse como 0.5AaFag\1.

debe

Hl

SECCIÓN TRANSVERSAL

Jo de dales »todo

n los ner o e los jenta bt en cales

PLANTA DE TANQUE RECTANGULAR CIRCULAR

Figura 7.2-1 — Configuraciones típicas de tanques (Adaptada de la Fig. R2.1 de ACI 350.3-6) lento ^uido

7.3 -

RESISTENCIA Y DUCTILIDAD

- Yl '

Los miembros estructurales que sean parte del sistema de resistencia sísmica deben diseñarse para que provean lo siguiente:

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a.

La conexiones a los miembros del sistema de resistencia sísmica, excluyendo anclajes (tornillos y barras) embebidos en el concreto deben diseñarse para que resistan £20 veces la fuerza de diseño de la conexión. Para anclajes embebidos en el concreto (tornillos y barras) el diseño del anclaje en el concreto debe cumplir los requisitos de la Sección 7.5. Adicionalmente, las conexiones del anclaje al tanque o recipiente deben diseñarse para que sean capaces de desarrollar la menor entre la resistencia del anclaje en tracción tal como se determina en el documento de referencia u í l 0 veces la fuerza de diseño de la conexión. Los requisitos de sobrerresistencia de la Sección A.3.3.9 del Reglamento NSR-10 y los valores de Q 0 de la Tabla 4-2 no aplican al diseño de muros, incluyendo muros interiores, de tanques y recipientes.

b.

Las perforaciones, aberturas y huecos en elementos de cascarones deben diseñarse de tal manera que se mantenga la resistencia y estabilidad del cascarón y garanticen la capacidad de resistir los esfuerzos de membrana de tracción y compresión en el cascarón.

c.

Las torres de apoyo de tanques y recipientes con arriostramientos irregulares, paneles no arriostrados, arriostramientos asimétricos, o masas concentradas deben diseñarse de acuerdo con los requisitos para estructuras irregulares de la Sección A.3.3 del Reglamento NSR-10. Las torres de apoyo que utilicen arriostramientos excéntricos deben cumplir con los requisitos al respecto del Reglamento NSR-10. Las torres de apoyo que utilicen arriostramientos que solo trabajan en tracción deben diseñarse de tal manera que la sección total del elemento en tracción sea capaz de fluir cuando se presenten condiciones de sobrecarga.

d.

En las torres de apoyo de tanques y recipientes donde los puntales de compresión deban resistir las reacciones de arriostramientos en tracción, los puntales de compresión deben resistir la menor de la fuerza total de tracción, A sFy , u Q 0 veces la tracción calculada en el arriostramiento.

e.

La rigidez relativa del recipiente con respecto al sistema de apoyo (cimentación, torre de apoyo, faldón, etc.) debe tenerse en cuenta al determinar las fuerzas en el recipiente, los elementos de resistencia y las conexiones.

f.

En las estructuras de concreto que contienen líquidos, la ductilidad del sistema y la capacidad de disipación de energía bajo cargas no mayoradas no puede obtenerse por medio de deformaciones inelásticas de tal magnitud que pongan en entredicho la funcionalidad de la estructura. La degradación de rigidez o la disipación de energía debe obtenerse por medio de micro-fisuración limitada o por medio de un sistema de resistencia sísmica que disipe energía sin que se presente daño en la estructura de contención.

7.4 — FLEXIBILIDAD DE LOS ADITAMENTOS DE TUBERÍAS El diseño de sistema de tuberías conectadas a tanques y recipientes debe tener en cuenta el posible movimiento de los puntos de conexión durante un sismo y proveer suficiente flexibilidad para evitar fugas del material contenido debido a fallas del sistema de tuberías. El sistema de tuberías y sus -3 8 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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apoyos deben diseñarse para que no impartan fuerzas significativas al cascarón del tanque o recipiente. Se permite el uso de aditamentos mecánicos que proveen flexibilidad tales como fuelles, juntas de expansión y otros aditamentos flexibles siempre y cuando se diseñen para los desplazamientos sísmicos esperados y cumplan con las presiones de operación. A menos que se calculen por medio de un estudio debidamente soportado y documentado, deben utilizarse los desplazamientos mínimos presentados en la Tabla 7.4-1. Para puntos de anclaje localizados por encima del nivel de apoyo o de cimentación, los desplazamientos de la Tabla 7.4-1 deben aumentarse para tener en cuenta la deriva del tanque o recipiente con respecto a la base de apoyo. El sistema de tuberías y sus conexiones al tanque deben diseñarse para que sean capaces de resistir los desplazamientos dados en la Tabla 7.4-1 multiplicados por R 0 sin que se presente ruptura aunque se permiten deformaciones permanentes y comportamiento inelástico en los apoyos de la tubería y en el cascarón del tanque. Para puntos de anclaje localizados por encima del nivel de apoyo o de cimentación, los desplazamientos de la Tabla 7.4-1 deben aumentarse para tener en cuenta la deriva propia del tanque o recipiente mismo. Los valores dados en la Tabla 7.4-1 no incluyen los desplazamientos relativos entre la cimentación y los puntos de anclaje de la tubería debidos a movimientos de la cimentación (por ejemplo, asentamientos diferenciales o desplazamientos sísmicos). Los efectos de los desplazamientos de la cimentación debe incluirse dentro del diseño de las tuberías incluyendo la determinación de las fuerzas aplicadas al tanque o recipiente y la capacidad de desplazamiento total de los aditamentos mecánicos incluidos para dar flexibilidad.

Tabla 7.4-1 Desplazamientos mínimos de diseño para tuberías acopladas Desplazamiento (mrri)

Condición Tanques y recipientes mecánicamente anclados Desplazamiento vertical ascendente con relación al soporte o cimentación Desplazamiento vertical descendente con relación al soporte o cimentación Rango de desplazamiento (radial y tangencial) con relación al soporte o cimentación Tanques y recipientes auto-anclados (al nivel del terreno) Desplazamiento vertical ascendente con relación al soporte o cimentación Si está diseñado de acuerdo con las variaciones dadas acá a uno de los documento de referencia Relación de anclaje menor a o igual a 0.785 (no indica levantamiento) Relación de anclaje mayor a 0.785 (indica levantamiento) Si está diseñado para las fuerzas sísmicas del Reglamento NSR-10 y no está cubierto por uno de los documentos de referencia Para tanques y recipientes con diámetro menor de 12 m Para tanques y recipientes con un diámetro igual o mayor a 12m Desplazamiento vertical descendente con relación al soporte o cimentación Para tanques con una cimentación tipo pared-anillo y losa Para tanques con una cimentación de berma : ango de desplazamiento horizontal (radial y tangencial) con relación al soporte o cimentación -39-

ais

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25 13 13

25 100

200

300 13 25 50

AIS 180-13

La relación de anclaje, J , para tanques auto-anclados debe cumplir con los criterios dados en la Tabla 7.4-2 y se define como: J=

M 2 / ™-------------------------------------------------------------------------------------------------------r (7.4-1) D g(m t + ma)

Donde: M mf = — - + m * nD D = g = ma =

(7.4-2)

=

Diámetro del tanque en m. Aceleración debida a la gravedad (9.8 m/s2). Masa máxima del contenido del tanque que se considera contrarresta elmomento de vuelco del cascarón del tanque distribuida en kg/m de circunferencia del cascarón.Usualmente consiste en la masa del líquido existente en un tronco de anillo de líquido cuyo tamaño está definido por la resistencia a la flexión del fondo del tanque o su platina anular, distribuida en el perímetro del cascarón del tanque. Masa correspondiente a toda la masa de la cubierta y demás masas que la afecten, distribuida

Mm =

en kg/m de circunferencia del cascarón del tanque. Solo cubre las masas correspondientes a cargas permanentes. No incluye la masa correspondiente a la carga viva sobre la cubierta. Momento de vuelco aplicado sobre el fondo del cascarón del tanque debido a las fuerzas

Ms =

sísmicas de diseño en N'm. se conoce también como el "momento anular del muro (ringwall moment)". Masa total del cascarón del tanque en kg. ____

mr

Tabla 7.4-2 Relación de anclaje, J Relación de anclaje J J < 0.785 0.785 < J < 1.54 J > 1.54

Criterio Sin levantamiento bajo el momento de vuelco sísmico. El tanque está auto anclado El tanque se levanta, pero es estable para las cargas de diseño considerando que se han satisfecho los requisitos de compresión del cascarón. El tanque está auto anclado. El tanque no es estable y se debe anclar para las fuerzas de diseño.

7.5 — ANCLAJE Se permite diseñar los tanques y recipientes apoyados sobre el terreno sin anclajes cuando cumplen los requisitos de tanques no anclados de los documentos de referencia. Los tanques y -4 0 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

recipientes apoyados por encima del nivel del terreno sobre torres de apoyo o sobre estructuras de edificaciones deben anclarse a la estructura que les da apoyo. Los siguientes requisitos especiales de anclaje deben utilizarse al diseñar los anclajes de tanques y recipientes de acero localizados en zonas de amenaza sísmica intermedia y alta según el Reglamento NSR-10. Los anclajes deben cumplir con lo requerido en la Sección 4.9 dado que el embebido del anclaje en el concreto debe ser tal que se desarrolle la resistencia a la fluencia del acero del anclaje en tracción. Se deben cumplir los requisitos para diseño de anclajes en tracción del Apéndice D del Reglamento ACI 318-11 (véase la nota de la Sección 4.9.1). Se deben cumplir los requisitos de longitud de estirado dados en la Sección D.3.3.4 del Apéndice D de ACI 318-11.

7.6 - TANQUES PARA LÍQUIDOS APOYADOS SOBRE EL TERRENO 7.6.1 — Generalidades Los tanques que contengan líquidos, apoyados sobre el terreno y de fondo plano, deben diseñarse para las fuerzas sísmicas calculadas según uno de los siguientes procedimientos: a.

El corte basal y el momento de vuelco se calculan suponiendo que el tanque y su contenido son una sola masa rígida, de acuerdo con los requisitos de la Sección 4.2.

b.

Los tanques y recipientes pertenecientes al Grupo de Uso IV, o con más de 6 m de diámetro deben diseñarse teniendo en cuenta las presiones hidrodinámicas del líquido en la determinación de las fuerzas equivalentes horizontales y su distribución en la altura de acuerdo con los documentos de referencia apropiados y siguiendo los requisitos del Capítulo 7 del presente documento.

c.

Las fuerzas y deflexiones que requiere el Capítulo 4 del presente documento.

El diseño de tanques para líquidos debe tener en cuenta los efectos impulsivos y convectivos y sus efectos y consecuencias sobre el tanque, su cimentación y los elementos anclados y adheridos al tanque. La componente impulsiva corresponde a la respuesta de alta frecuencia amplificada del techo y e cascarón del tanque y del contenido que se mueve conjuntamente con el tanque. La componente convectiva corresponde a la respuesta amplificada de baja frecuencia del contenido del tanque en su -iodo fundamental del oleaje inducido por el sismo. El amortiguamiento para la componente convectiva sebe ser de 0.5 por ciento del crítico (£ = 0.005) a menos que se requiera algo diferente en el rocumento de referencia. Aplican las siguientes definiciones: D = Hl

=

L >*» -

Diámetro interno del tanque o recipiente, en m. Aceleración debida a la gravedad (9.8 m/s2). Altura de diseño de la superficie del líquido contenido en el interior del tanque o recipiente, en m. Longitud interior del tanque rectangular, paralela a la dirección de las fuerzas sísmicas bajo estudio, en m. Masa del líquido que se activa en el oleaje inducido por el sismo, en kg. -41—

ais

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M¡m Nh

= Masa de la componente impulsiva. Corresponde a la masa del líquido contenido, del techo con sus equipos, del cascarón del tanque, su fondo y sus elementos internos, en kg. = Fuerza anular hidrodinámica por unidad de altura en la pared de un tanque o recipiente

T co

cilindrico, en N/m. = Período natural del primer modo (convectivo) del oleaje inducido por

T¡m

= Período fundamental de la estructura del tanque y la componente impulsiva del contenido, en

V co

s. = Corte basal debido a la componente convectiva causada por la masa del oleaje,en N.

V ¡m

= Corte basal debido a la componente impulsiva debido a la masa del tanque y su contenido, en

y

= Altura medida desde la base del tanque hasta el nivel bajo estudio, en m.

yL

= Peso unitario del líquido contenido, en N/m3. Corresponde a y L =

el sismo, en s.

N.

=

|XL g .

Masa unitaria del líquido contenido, en kg/m3.

El cortante sísmico basal corresponde a la combinación de las componentes impulsivas y convectivas: VTs = y .im + v co

(7.6-1)

Donde: y

_

Saim • I go M ¡ii,

(7.6-2)

im

(7.6-3)

1.5

Saim = Aceleración espectral como fracción de la gravedad de las componentes impulsivas para período T¡m y para un amortiguamiento de 5 por ciento del c r í t i c o = 0.050).

Para T im ¿ T C : (7.6-4) Para T c < T inl < T L :

(7.6-5)

aim

Para T L < T im :

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1.2A F..IT, aim = ------f r — k

(7-6-6)

im Notas sobre S a¡m: a. Cuando en el documento de referencia usado la aceleración espectral para el cascarón del tanque y la componente impulsiva del líquido es independiente de T ¡m , entonces Saim = 2.5AaFaI .

b. Los valores dados por las ecuaciones 7.6-5 y 7.6-6 no deben ser menores que los valores mínimos requeridos en la Sección 4.1.2. c. Para tanques en el Grupo de Uso IV, el valor del coeficiente de importancia, I , utilizado en la determinación del borde libre debe tomarse igual a la unidad (1 = 1.0). d. Para tanques en los Grupos de Uso I, II y III, el valor de TL utilizado en la determinación del borde libre puede tomarse como 4 s. Para tanques en los Grupos de Uso I, II y III, el valor del coeficiente de importancia, I , utilizado en la determinación del borde libre debe ser el dado en la Sección A.2.5 del Reglamento NSR-10. e. Se permite combinar las fuerzas sísmicas correspondientes a los efectos impulsivos y convectivos utilizando el método de la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados en lugar de la suma directa implícita en las consideraciones dadas en la presente sección 7.6. ^aco

Aceleración espectral como fracción de la gravedad de las componentes convectivas para un período del oleaje inducido por el sismo T co y para un amortiguamiento de 0.5 por ciento del crítico

= 0.005).

Para Tco < T L : ® acó = — í — - £ 3 .7 5 A af,I

(7.6-7)

Para T L < T c s,C0=

H

^ .

( 7 .6 . 8 )

Notas sobre S aco. Cuando T co > 4 s , se permite que S aco se determine por medio de un estudio particular de sitio realizado siguiendo los requisitos de la Sección A.2.10 del Reglamento NSR-10 con el fin de determinar las ordenadas espectrales en la zona de períodos largos teniendo en cuenta las siguientes alternativas que se presentan en las Subsecciones a. a -4 3 -

El5

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c. en la determinación de los valores de aceleración en roca A a y A v substitutivos y las ordenadas espectrales correspondientes al 0.5 por ciento del amortiguamiento crítico = 0.005) corregidas al cuantil de media más una desviación estándar, pero en ningún caso el valor a emplear puede ser menor que el que se obtiene utilizando los valores dados en el Capítulo A.2 del Reglamento NSR-10: a.

Utilizando ecuaciones de atenuación que sean apropiadas para períodos largos y que cubran adecuadamente, en su información primaria, períodos de vibración dentro del rango de T co.

b. Simulaciones utilizando movimientos sísmicos artificiales que tengan en cuenta el tipo de ruptura de la falla geológica y el mecanismo de propagación de las ondas sísmicas. c. Análisis utilizando registros acelerográficos representativos con un contenido alto de ondas de período largo mayores que T co . El período T

se determina por medio de la siguiente ecuación: D 3.68gtanh

(7.6-9)

3.68Hj D

Superficie de! fluido en movimiento

Superficie del fluido en reposo

d m ax

or L

(a) Movimiento del fluido dentro del tanque

(b) Modelo dinámico

Figura 7.6.1-l(a) y (b) — Modelo dinámico de un tanque soportado rígidamente en el suelo (Adaptada de la Fig. R9.1 de ACI 350.3-6)

-4 4 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: asosismica(S>gma¡l.com

{c)

Equilibrio Dinámico de Fuerzas Horizontales

Figura 7.6.1-l(c) — Modelo dinámico de un tanque soportado rígidamente en el suelo (Adaptada de la Fig. R9.1 de ACI 350.3-6) K Fuerza impulsiva + Vi Convectiva

/ 'S X /

V ./ / *

\h

Dirección del sismo

y i\ Mitad de salida

S

-í .. i14i.

jí

‘

Yz Fuerza impulsiva + Y* Convectiva

, Á J

w

^ j\

Mitad de entrada

TANQUE CIRCULAR 1m ] ¡

Dirección del sismo

.......»

h......* 1 1

....... > ! i

Mitad de salida

B

$! Mitad de entrada

TANQUE RECTANGULAR Figura 7.6.1-2 — Distribución de presiones hidrodinámicas en los muros de los tanques (Adaptada de la Fig. R5.2.1 de ACI 350.3-6)

-4 5 J P M W IIl

c ío

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7.6.1.1 — Distribución de las fuerzas hidrodinámicas e inerciales A menos que se indique otra cosa en los documentos de referencia enumerados en el Capítulo 2, se permite utilizar los métodos incluidos en el documento ACI 350.3 en la determinación de la distribución vertical y horizontal de las fuerzas hidrodinámicas y de inercia en las paredes de tanques circulares y rectangulares.

Distribución del cortante basal

Dirección del _ _

Cortante unitario, q

Figura 7.6.1.1-1 — Transferencia del cortante tangencial a la base de tanques circulares (Adaptada de la Fig. R5.2.2 de ACI 350.3-6)

"1 p rw Hw "I— ► — 5*P i * wy j y hw ? 1 .i Fuerza Convectiva

Fuerza Impulsiva

Fuerza Inercial del muro

--------------s Distribución Exacta -------------- s Aproximación Lineal

TANQUES RECTANGULARES Figura 7.6.1.1-2 — Distribución de fuerzas verticales: Tanques rectangulares (Adaptada de la Fig. R5.3.1(a) de ACI 350.3-6) -4 6 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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Fuerza Convectiva

Fuerza Impulsiva

Fuerza Inercial del muro

Distribución Exacta Aproximación Lineal

TANQUES CIRCULARES Figura 7.6.1.1-3 — Distribución de fuerzas verticales: Tanques circulares (Adaptada de la Fig. R5.3.1(a) de ACI 350.3-6)

pm" ■

unitario

|H w

.... P wy

,

IH i " '" i

q* unitario en la altura y: = yL{HL-y} Phy = Fue™ resultante en la altura y: «Bq* FUERZA LATERAL RESULTANTE (TLF): Ph= % yL HL2 B

Pwy=Fuerza resultante en la altura y pwy UNITARIO=Pwy/B FUERZA LATERAL RESULTANTE: P'w

FUERZA UNITARIA INERCIAL DEL MURO, p^ Figura 7.6.1.1-4 — Distribución de presiones hidrostáticas, hidrodinámicas y fuerzas inerciales en los muros de una estructura rectangular que contenga líquidos. (Nota: Para tanques circulares, la distribución vertical de las fuerzas impulsivas y convectivas es idéntica a la presentada para tanques rectangulares, mientras que la distribución horizontal varía a lo largo de la circunferencia)

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Pcy = Fuerza resultante en la altura y

Piy = Fuerza resultante en la altura y

unitario=Pcy/B

piy un¡tarío=Piy/B

FUERZA LATERAL RESULTANTE: Pe

FUERZA LATERAL RESULTANTE: Pi

PRESIÓN CONVECTIVA, pcy

PRESIÓN IMPULSIVA, piy

Figura 7.6.1.1-5 — Distribución de presiones hidrostáticas, hidrodinámicas y fuerzas inerciales en los muros de una estructura rectangular que contenga líquidos. (Nota: Para tanques circulares, la distribución vertical de las fuerzas impulsivas y convectivas es idéntica a la presentada para tanques rectangulares, mientras que la distribución horizontal varía a lo largo de la circunferencia)

7.6.1.2 — Oleaje inducido por el sismo El oleaje inducido por el sismo en el líquido contenido debe ser tenido en cuenta en el diseño de tanques y recipientes siguiendo los siguientes principios: a.

La altura de la ola inducida por el sismo, 8S, debe calcularse utilizando la siguiente ecuación (7.6-10) Donde para tanques cilindricos D¡ debe ser el diámetro interno del tanque y para tanques rectangulares corresponde a la dimensión longitudinal interna en planta del tanque en la dirección bajo estudio.

b.

Los efectos del oleaje inducido por el sismo deben tenerse en cuenta en el diseño por medio de uno de los siguientes procedimientos: 1.

Disponer un borde libre mínimo de acuerdo con el indicado en la Tabla 7.6-1.

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Tabla 7.6-1 Borde libre mínimo requerido según A ay Fa en el sitio Valor de A a A a 0.2/Fa

c.

I y II No hay

Grupo de Uso III No hay

No hay No hay No hay

No hay 0.76s 0.78s

IV ss 8S «s 5S

2.

El techo y su estructura de soporte se diseñan para contener el líquido cuando ocurre oleaje inducido por el sismo.

3.

Para tanques y recipientes abiertos arriba y sin techo se utiliza una estructura secundaria de contención del líquido alrededor del perímetro del tanque.

Si el oleaje inducido por el sismo está restringido debido a una borde libre menor que la altura de la ola calculada por medio de la Ecuación 7.6-10, el techo y su estructura de soporte deben diseñarse para una presión hidrostática con una cabeza hidráulica igual a la altura de la ola menos el borde libre. Además, en el diseño del tanque se debe tomar la porción confinada de la masa convectiva causada por el oleaje inducido por el sismo como una masa impulsiva adicional.

7.6.1.3 — Equipo y tuberías ligadas Los equipos, tuberías, pasarelas u otros elementos ligados a la estructura deben diseñarse para tener en cuenta los desplazamientos impuestos por las fuerzas sísmicas. Para tuberías ligadas véase la sección 7.4.

7.6.1.4 — Elementos internos Los elementos y accesorios internos del tanque que estén ligados al cascarón primario del líquido o de resistencia a la presión o que proveen apoyo estructural de elementos principales (por ejemplo columnas que sostiene la estructura del techo) deben diseñarse para las fuerzas horizontales debidas al oleaje del líquido y a las fuerzas inerciales determinadas por medio de un procedimiento de análisis debidamente sustentado.

7.6.1.5 — Resistencia al deslizamiento La transferencia de la fuerza horizontal total entre el tanque o recipiente y el suelo subyacente debe tomar en consideración lo siguiente: a.

Para tanques de acero de fondo plano no anclados, se permite resistir la fuerza sísmica cortante horizontal total por medio de fricción entre el fondo del tanque y la cimentación o el suelo subyacente. Los tanques no anclados deben diseñarse para el caso en el cual el —49—

C l r 'D

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deslizamiento ocurra cuando el tanque está lleno con el producto almacenado. El corte basal sísmico en la base calculado, Vs, no debe exceder: V s < Mgtan30°

(7.6-11)

Donde M debe determinarse utilizando la masa sísmica efectiva del tanque, techo, y contenido. Se pueden utilizar valores menores del coeficiente de fricción si el diseño del fondo del tanque contra la cimentación no justifica el valor dado (por ejemplo debido a una membrana de impermeabilidad debajo del tanque con un coeficiente de fricción menor, fondos lisos, etc.). Alternativamente, se permite determinar el coeficiente de fricción por medio de ensayos experimentales debidamente realizados e instrumentados. b.

No se requiere ningún anclaje adicional para efectos horizontales de tanques de acero anclados diseñados de acuerdo con los documentos de referencia.

c.

El comportamiento del sistema de transferencia de cortante para tanques con configuraciones especiales (por ejemplo fondos en forma de paleta, de corona, o tanques sobre emparrillados) puede ser diferente a lo previsto aquí y se salen del alcance del presente documento.

7.6.1.6 — Transferencia del cortante local Debe tenerse en cuenta en el diseño la transferencia local del cortante desde el techo al muro y del muro del tanque a la base. Para tanques y recipientes cilindricos, el cortante máximo tangencial por unidad de longitud en la base debe calcularse por medio de: v

(7.6-12)

a.

El cortante tangencial en tanques de acero de fondo plano debe transferirse a través de la conexión soldada al fondo del tanque. Este mecanismo de transferencia se considera aceptable para tanques diseñados de acuerdo con el documento de referencia cuando A a < 0.4/Fa .

b.

Para tanques de concreto con base deslizante cuando el cortante horizontal es resistido por fricción entre la pared del tanque y la base, el coeficiente de fricción no debe exceder tan30°.

c.

Los tanques de concreto con base empotrada o articulada transfieren el corte basal sísmico a la cimentación por medio de componentes de cortante tangencial (efecto de membrana) y cortante radial. Para tanques de concreto anclados de base flexible la mayoría del corte basal es resistido como cortante tangencial (efecto de membrana) a través de los anclajes con un efecto muy menor de flexión vertical en el muro. La conexión entre el muro y la losa de fondo debe diseñarse para que resista el máximo cortante tangencial.

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7.6.1.7 — Estabilización de la presión En los tanques de acero la presión interna de los productos almacenados rigidizan el delgado cascarón cilindrico en aquellos lugares donde hay esfuerzos de membrana de compresión. Si el documento de referencia acepta que este efecto rigidizante sea tenido en cuenta en la resistencia de los esfuerzos de compresión inducidos por el sismo, se permite tenerlo en cuenta.

7.6.1.8 — Apoyo del cascarón Los tanques de acero apoyados sobre losas o anillos de muros de concreto deben tener una superficie de apoyo uniforme y continua. Un apoyo anular continuo se puede obtener por medio de uno de los siguientes métodos: a.

Por medio de acuñado y mortero de nivelación entre las superficies.

b.

Usando tableros de fibra tLQtr^iipo de relleno apropiado.

c.

Usando platinas anulares soldadas continuamente colocadas directamente sobre la cimentación.

d.

Usando cuñas individuales separadas, sin mortero estructural, siempre y cuando se tengan en cuenta los esfuerzos de aplastamiento locales sobre el acero del tanque y el concreto de la cimentación con el fin de evitar la falla local por pandeo del acero o el descascaramiento del concreto.

Los tanques anclados deben ser acuñados y tener mortero de nivelación. Debe tenerse en cuenta el pandeo local del cascarón de acero para las fuerzas de compresión causadas por las cargas de operación y las fuerzas sísmicas de vuelco.

7.6.1.9 — Reparación, modificaciones y reconstrucción Las reparaciones y modificaciones, y la reconstrucción de tanques (demolición y reensamblaje) de tanques y recipientes deben hacerse siguiendo los estándares normales de la industria y los requisitos del presente documento. Para tanques de acero soldados para líquidos, debe consultarse el documento API 653 y los documentos de referencia del Capítulo 2. Tanques que se trasladen deben revaluarse para las fuerzas sísmicas del nuevo lugar y los requisitos para construcciones nuevas de acuerdo con los documentos de referencia apropiados y el presente documento.

7.7 — TANQUES Y RECIPIENTES PARA ALMACENAMIENTO Y TRATAM IENTO DE AG U A Los tanques y recipientes para almacenamiento y tratamiento de agua deben cumplir los requisitos siguientes de acuerdo con su material estructural.

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7.7.1 — Acero soldado Los tanques y recipientes de acero soldado para almacenamiento de agua deben diseñarse de acuerdo con los requisitos sísmicos del documento AW W A D100 teniendo en cuenta las excepciones dadas en 4.1.2.e del presente documento.

7.7.2 — Acero pernado Los tanques y recipientes de acero pernado para almacenamiento de agua deben diseñarse de acuerdo con los requisitos sísmicos del documento AW W A D103, teniendo en cuenta las excepciones dadas en la Sección 4.1.2.e del presente documento.

7.7.3 — Concreto reforzado y preesforzado Los tanques de concreto reforzado y preesforzado deben diseñarse de acuerdo con los requisitos sísmicos de AW W A D110, AW W A D115 o ACI 350.3, excepto que el coeficiente de importancia, I , debe determinarse de acuerdo con la Sección 4.1.1 del presente documento, el coeficiente de modificación de respuesta, R0, debe ser el dado en la Tabla 4-2, y las fuerzas sísmicas de diseño por el método de resistencia deben determinarse de acuerdo con los requisitos de ACI 350.3 con las siguientes excepciones: a.

La variable C c de la sección 9.4.2 de ACI 350.3 debe remplazarse por Saco según se indica en la Sección 7.6.1 del presente documento.

b.

La variable C t de la sección 9.4.3 de ACI 350.3 debe calcularse acuerdo con la Subsección 3 de 7.2 del presente documento. Los valores de las variables I , R¡ y b tal como se definen en ACI 350.3 debe tomar el valor de la unidad (1.0) en la evaluación de los efectos sísmicos verticales.

7.8 - TANQUES Y RECIPIENTES PARA ALMACENAM IENTO DE LÍQUIDOS PETROQUÍMICOS E INDUSTRIALES Los tanques y recipientes para almacenamiento de líquidos petroquímicos e industriales deben cumplir los siguientes requisitos.

7.8.1 — Acero soldado Los tanques y recipientes de acero soldado para almacenamiento de líquidos petroquímicos e industriales con una presión interna menor o igual a 17.2 kPa (manómetro) [Nota - El documento ASCE 7-10 indica una presión de 2.5 psig que se define como libras por pulgada cuadrada al manómetro (pounds per square inch gauge) lo cual equivale a 17.2 kPa.] deben diseñarse de acuerdo con los requisitos del documento API 650. Los tanques y recipientes de acero soldado para almacenamiento de líquidos petroquímicos e industriales con una presión interna mayor a 17.2 kPa (manómetro) y menor o igual a 104.4 kPa (manómetro) [15 psig] deben diseñarse de acuerdo con los requisitos sísmicos del documento API 620.

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7.8.2 — Acero pernado Esta Sección hace referencia a tanques de acero pernados usados para el almacenamiento de líquidos en producción y de uso temporal. El documento API 12B cubre los requisitos de los materiales, diseño y montaje de tanques cilindricos de acero pernado que no estarán enterrados en capacidades que van desde 100 hasta 10,000 barriles (16 hasta 1600 m3) para servicio temporal en producción. Estas estructuras no requieren diseño sísmico. Si se desea diseñarlas para efectos sísmicos, se permite ajustar las fuerzas de diseño para tener en cuenta su vida de servicio corta.

7.8.3 — Concreto reforzado y preesforzado Los tanques de concreto para el almacenamiento de petroquímicos y líquidos industriales deben diseñarse para las fuerzas sísmicas indicadas en la Sección 7.7.3.

7.9 — TANQUES APOYADOS SOBRE EL TERRENO PARA ALM ACENAM IENTO DE MATERIALES GRANULARES La presente sección hace referencia al diseño de tanques apoyados sobre el terreno utilizados para el almacenamiento de materiales granulares.

7.9.1 — Generalidades El comportamiento intergranular del material almacenado debe tenerse en cuenta en la determinación de la masa efectiva y las trayectorias de las cargas, incluyendo los siguientes aspectos: a.

Aumento de la presión lateral (y el esfuerzo anular resultante) debido a la disminución de la fricción intergranular del material durante la vibración causada por el sismo.

b. Aumento de los esfuerzos anulares generados por la variación de temperatura en el cascarón después de que material ha sido compactado. c.

La fricción intergranular, la cual puede transferir esfuerzos cortantes causados por el sismo hasta la cimentación.

7.9.2 — Determinación de las fuerzas horizontales Las fuerzas horizontales al nivel del terreno en tanques y recipientes en los cuales se almacenan materiales granulares deben determinarse con base en los requisitos y aceleraciones para estructuras de período corto (asociadas con A a y Fa).

7.9.3 — Distribución de las fuerzas al cascarón y la cimentación Las fuerzas sísmicas deben aplicarse al cascarón y a la cimentación del tanque o recipiente como se indica a continuación:

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7.9.3.1 — Aumento de la presión lateral El aumento causado por las fuerzas sísmicas a la presión horizontal estática de diseño debida a efectos gravitacionales debe tenerse en cuenta en el diseño, pero no debe utilizarse para efectos de estabilización de la resistencia axial al pandeo del cascarón del tanque.

7.9.3.2 — Masa efectiva Una parte de la masa del material granular almacenado actúa con el cascarón para efectos inerciales (masa efectiva). La masa efectiva está relacionada con las características físicas del material, la relación altura/diámetro (H /D ) del tanque, y la intensidad del evento sísmico. La masa efectiva debe utilizarse para determinar el corte basal y los efectos de vuelco que deben ser resistidos por el tanque.

7.9.3.3 — Densidad efectiva El factor de densidad efectiva, el cual define la porción de la masa total del material almacenado que produce fuerzas inerciales debido a la aceleración causada por el sismo, debe determinarse de acuerdo con lo indicado en el documento ACI 313.

7.9.3.4 — Deslizamiento horizontal En los tanques de almacenamiento de materiales granulares que tienen un fondo de acero y que están apoyados sobre la cimentación de tal manera que la fricción en la superficie de contacto resista las fuerzas sísmicas horizontales, no se requieren anclajes adicionales para prevenir el deslizamiento. En los tanques sin fondo de acero donde el material almacenado está en contacto directo con la cimentación, deben clocarse anclajes adicionales que eviten el deslizamiento del tanque.

7.9.3.5 — Sistemas de anclaje combinados Si se disponen sistemas de anclaje diferentes para prevenir el deslizamiento con unsistema y el vuelco con otro sistema, debe tenerse en cuenta la rigidez relativa de los sistemas para efectos de determinar la distribución de las fuerzas.

7.9.4 — Estructuras de acero soldadas Las estructuras de acero soldado para almacenar materiales granulares deben diseñarse siguiendo los requisitos sísmicos del presente documento. Los esfuerzos admisibles de los componentes y materiales deben cumplir con lo requerido por el documento AW W A D100, con la excepción de los esfuerzos admisibles para efectos de membrana tangenciales y materiales deben cumplir los requisitos del documento API 650.

7.9.5 — Estructuras de acero pernadas Las estructuras de acero pernadas para almacenar materiales granulares deben diseñarse siguiendo los requisitos sísmicos del presente documento. Los esfuerzos admisibles de los componentes y materiales deben cumplir con lo requerido por el documento AW W A D103. -5 4 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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7.9.6 — Estructuras de concreto reforzado Las estructuras de concreto reforzado para almacenar materiales granulares deben diseñarse siguiendo los requisitos sísmicos del presente documento y los del documento ACI 313.

7.9.7 — Estructuras de concreto preesforzado Las estructuras de concreto preesforzado para almacenar materiales granulares deben diseñarse siguiendo los requisitos sísmicos del presente documento y los del documento ACI 313.

7.10 — TANQUES Y RECIPIENTES ELEVADOS PARA LÍQUIDOS Y MATERIALES GRANULARES 7.10.1 — Generalidades Esta Sección aplica a tanques, recipientes, depósitos y tolvas localizados por encima del nivel del terreno, en las cuales la torre de soporte es una parte integral de la estructura o donde la función principal de la torre es dar apoyo al tanque o recipiente. Los tanques y recipientes que están apoyados dentro de una estructura o edificación que cumple además otras funciones dentro de las cuales el dar apoyo al tanque o recipiente es una función secundaria o complementaria, deben diseñarse como equipos mecánicos de acuerdo con los requisitos del Capítulo A.9 del Reglamento NSR-10. Los tanques elevados deben diseñarse para las fuerzas y desplazamientos requeridos por los documentos de referencia apropiados o de acuerdo con el Capítulo 4 del presente documento.

7.10.2 — Masa efectiva En el diseño de la torre de apoyo o pedestal, los anclajes y la cimentación para el momento de vuelco causado por el sismo se debe suponer que el material almacenado es una masa rígida que actúa en su centro de gravedad volumétrico. Los efectos de interacción fluido-estructura pueden tenerse en cuenta en la determinación de las fuerzas, período de vibración efectivo y centroides de las masas del sistema si se cumplen las siguientes condiciones: a. El período del oleaje inducido por el sismo, T co, es mayor que T , donde T corresponde al período natural del conjunto compuesto por el tanque, el líquido contenido (masa rígida) y la estructura de apoyo. b. El mecanismo de oleaje inducido por el sismo (porcentaje correspondiente a la masa convectiva y su centroide) se determina para la configuración específica del recipiente utilizando procedimientos detallados de análisis de interacción fluido-estructura o por medio de ensayos. Se pueden incluir los efectos de interacción suelo-estructura en la determinación del período T siempre y cuando se cumplan los requisitos del Capítulo A.7 del Reglamento NSR-10.

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7.10.3 — Efectos P-Delta El cálculo de los desplazamientos horizontales del tanque elevado debe tener en cuenta lo siguiente: a.

Los desplazamientos horizontales de diseño correspondientes a las deflexiones horizontales del centro de gravedad de la masa almacenada deben corresponder a los valores obtenidos al aplicar las fuerzas sísmicas de diseño sin que hayan sido divididas por el coeficiente de modificación de resistencia R fl .

b.

La base del tanque debe considerarse empotrada para efectos traslacionales horizontales y efectos rotacionales con respecto a un eje vertical.

c.

Deben tenerse en cuenta las deflexiones horizontales debidas a efectos de flexión y deformaciones axiales de los elementos estructurales. Para tanques de pedestal con una relación altura-diámetro menor de 5, deben tenerse en cuenta las deformaciones debidas a esfuerzos cortantes del pedestal.

d.

Deben tenerse en cuenta en el análisis los efectos causados por la carga muerta correspondiente a plataformas y equipos instalados en el techo del tanque.

e.

Si el tanque se construye cumpliendo las tolerancias correspondientes a verticalidad exigidas por los documentos de referencia, no hay necesidad de tener en cuenta los desplomes iniciales en el análisis de efectos P-delta.

7.10.4 — Transferencia de las fuerzas horizontales a la torre de apoyo Para estructuras de apoyo del tipo compuesto por postes y contravientos deben cumplirse los siguientes requisitos: a.

Los contravientos deben instalarse de tal manera que provean resistencia uniforme a las fuerzas horizontales por procedimientos tales como pretensado o tensionado con el fin de que todos los contravientos tengan la misma deflexión en el centro causada por su peso propio.

b.

Debe tenerse en cuenta la fuerza adicional en el contraviento causada por la excentricidad entre la conexión entre el poste y el tanque con respecto a la línea de acción del contraviento.

c.

Debe tenerse en cuenta la excentricidad entre la línea de acción del puntal de compresión (elemento del sistema de resistencia sísmica que resiste en compresión la componente horizontal de la tracción en el contraviento) y el elemento de conexión a la estructura.

d.

La conexión del poste con la cimentación debe diseñarse para que pueda resistir las componentes verticales y horizontales que se presentan al fluir en tracción el contraviento suponiendo que la dirección de las fuerzas sísmicas es la que produciría los máximos esfuerzos cortantes horizontales en la conexión entre el poste y la cimentación. Cuando varios -5 6 -

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contravientos están conectados en el mismo sitio, el anclaje debe diseñarse para las fuerzas de tracción concurrentes provenientes de todos los contravientos conectados allí.

7.10.5 — Evaluación de estructuras susceptibles de falla por pandeo Las estructuras de cascarón que resisten fuerzas significativas pueden presentar falla por pandeo local o general del pedestal o faldón debido a los efectos sísmicos. Este tipo de estructuras incluyen tanques de agua con un solo pedestal, y torres y recipientes de proceso aisladas apoyadas sobre un faldón. Cuando el diseño estructural indica que la posibilidad de pandeo del apoyo es el modo prevaleciente de falla y todas las estructuras del Grupo de Uso IV , deben diseñarse para que cumplan los requisitos siguientes: a.

Debe comprobarse que la falla por pandeo no ocurre para las fuerzas sísmicas de diseño evaluadas con los parámetros R 0 e I ¡guales a la unidad (1.0). Se permite utilizar los procedimientos de interacción suelo-estructura y fluido-estructura en el análisis de la respuesta de la estructura ante las fuerzas sísmicas. No hay necesidad de incluir la componente vertical de los movimientos sísmicos de diseño ni tener en cuenta los efectos ortogonales de las componentes horizontales sísmicas de diseño.

b.

La resistencia de la estructura se define como la resistencia la resistencia crítica al pandeo del elemento con un factor de seguridad igual a la unidad (1.0).

7.10.6 — Estructuras de acero soldadas para almacenamiento de agua Las estructuras elevadas de acero soldado para almacenamiento de agua deben diseñarse y detallarse de acuerdo con los requisitos del documento AW W A D100 cumpliendo los límites de altura dados en la Tabla 4-2 del presente documento.

7.10.7 — Tanques compuestos con pedestal de concreto Los tanques elevados compuestos con pedestal de concreto para almacenamiento de agua deben diseñarse y detallarse de acuerdo con los requisitos del documento ACI 371R con las siguientes modificaciones a los requisitos de ese documento: a.

La variable C a de ACI 371R debe substituirse p o rA aFaI según las define el Reglamento NSR-10 o el presente documento.

b.

La variable C v de ACI 371R debe substituirse p o r A vFvI según las define el Reglamento NSR-10 o el presente documento.

7.10.7.1 — Procedimientos de análisis Se permite utilizar el método de la fuerza horizontal equivalente del Capítulo A.4 del Reglamento NSR-10 en todos los tanques de pedestal de concreto y debe basarse en un modelo de base empotrada de un solo grado de libertad. Toda la masa, incluyendo el líquido contenido debe considerarse una masa -5 7 mm

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rígida, a menos que el mecanismo del oleaje inducido por el sismo (porcentaje de masa convectiva y centroide) se determine para la configuración específica del recipiente por procedimientos de interacción fluido-estructura o por medio de ensayos. Se permite incluir los efectos de interacción sueloestructura. Se permiten análisis más rigurosos cuando estén debidamente soportados.

7.10.7.2 — Período de la estructura El período fundamental de vibración de la estructura debe determinase utilizando secciones no fisuradas y las propiedades de rigidez adecuadas de los elementos que resisten las fuerzas sísmicas por medio de un análisis debidamente soportado. El período de vibración fundamental utilizado para calcular las fuerzas sísmicas no debe ser mayor de 2.5 s.

7.11 — CALDERAS Y RECIPIENTES A PRESIÓN 7.11.1 — Generalidades Las fijaciones al recipiente de presión, a los apoyos y al sistema de resistencia sísmica en calderas y recipientes a presión deben diseñarse para que sean capaces de cumplir los requisitos de resistencia y desplazamientos dados en el Capítulo 3 o en el Capítulo 4 de este documento y los requisitos adicionales dados en la presente Sección. Las calderas y recipientes a presión comprendidos dentro de los Grupos de Uso III y IV deben diseñarse para cumplir los requisitos de resistencia y desplazamientos dados en el Capítulo 3 o en el Capítulo 4 de este documento y los requisitos adicionales dados en la presente Sección.

7.11.2 — Calderas y recipientes a presión ASME Las calderas y recipientes a presión diseñados construidos de acuerdo con los requisitos del documento ASME BPVC se consideran que cumplen los requisitos de la presente Sección siempre y cuando se cumplan los requisitos de resistencia y desplazamiento de los Capítulos 3 ó 4 del presente documento debidamente escalados para el método de diseño por esfuerzos admisibles o esfuerzos de trabajo (véanse las Secciones A.3.1.8, A.3.6.12, A.3.7.1, A.9.4.7 y B.2.3 del Reglamento NSR-10).

7.11.3 — Amarres de equipos y refractarios internos Las fijaciones y amarres al recipiente de presión de equipos y componentes tales como refractarios, ciclones, bandejas, etc., deben diseñarse para que resistan las fuerzas sísmicas prescritas por el presente documento para evitar daño o ruptura del recipiente de presión. Alternativamente, se permite diseñar el elemento ligado de tal manera que falle con anterioridad y así evitar el daño del recipiente de presión, siempre y cuando las consecuencias de la falla del elemento ligado no expongan al recipiente de presión por otras razones. Para calderas y recipientes que contengan líquidos* debe considerarse el efecto del oleaje inducido por el sismo en los equipos internos de tal manera que no pongan en peligro la integridad del recipiente de presión.

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7.11.4 — Acople dinámico del recipiente y la estructura de soporte Cuando la masa del recipiente o recipientes operativos es mayor que el 25 por ciento de la masa total de la estructura combinada incluyendo la estructura de soporte, el diseño debe tener en cuenta la posibilidad de acople dinámico entre la caldera y la estructura de soporte. El acople dinámico con otras estructuras adyacentes conectadas debe también tenerse en cuenta si las estructuras están conectadas por medio de elementos que puedan transferir fuerzas entre ellas.

7.11.5 — Masa efectiva En la determinación de la masa efectiva del material almacenado deben tenerse en cuenta los efectos de interacción fluido-estructura siempre y cuando exista una superficie del líquido para que el efecto de oleaje inducido por el sismo ocurra y el valor del período T co es mayor que 3 T . Deben tenerse en cuenta las variaciones en la densidad del material almacenado debido a variaciones en la presión y la temperatura interna.

7.11.6 — Otras calderas y recipientes a presión Las calderas y recipientes que pertenezcan al Grupo de Uso IV pero que no se construyen de acuerdo con los requisitos del documento ASME BPVC, deben cumplir lo siguientes requisitos: a.

Las fuerzas sísmicas combinadas con las cargas de servicio y los efectos ambientales apropiados no deben exceder las resistencias de los materiales dadas en la Tabla 7.11-1.

b.

Deben considerarse alternativas para mitigar el impacto de los efectos de fuerzas sísmicas en la caldera o recipiente operado de tal manera que se reduzca la ductilidad del material, como ocurre en materiales trabajando a temperaturas bajas. Tabla 7.11-1 Resistencia máxima de los materiales

1.33 b 1.2c

Máxima resistencia de los materiales del recipiente 90%d 70%d

Máxima resistencia de materiales roscados3 70%d 50%d

No es aplicable

25%e

20%e

Mínima relación F u//Fy

Material Dúctiles (acero, aluminio, cobre, y otros) Semidúctiles No dúctiles (hierro colado, cerámicos, fibra de vidrio y otros)

Notas: a — Conexiones roscadas al recipiente o al sistema de apoyo. b —Mínima elongación igual al 20% de la especificada por la norma ASTM correspondiente, c —Basada en la mínima resistencia a la fluencia especificada para el material, d — Mínima elongación igual al 15% de la especificada por la norma ASTM correspondiente, e —Basada en la mínima resistencia a la tracción especificada para el material.

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7.11.7 — Apoyos y amarres para calderas y recipientes a presión Los amarres al recipiente de presión y los apoyos de calderas y recipientes a presión deben cumplir los siguientes requisitos: a. Los amarres y apoyos que transfieren fuerzas sísmicas deben fabricarse con materiales dúctiles apropiados para el uso y las condiciones ambientales particulares. b. Los anclajes se debe diseñar de acuerdo con la Sección 4.9 con los anclajes embebidos e el concreto diseñados para que desarrollen la resistencia del acero del anclaje en tracción. La resistencia del acero de anclaje en tracción debe determinarse de acuerdo con la Ecuación D-2 del Apéndice D del Reglamento ACI 318-11 (Puede emplearse también la Ecuación D-3 del Apéndice D del Reglamento ACI 318-08 o la Ecuación C-D-3 del Apéndice C-D Reglamento NSR10). El anclaje debe tener una longitud de estirado de al menos ocho diámetros de anclaje (véase la definición de longitud de estirado en las definiciones del Apéndice D de ACI 318-11). El factor de sobrerresistencia, Q 0' no debe utilizarse para diseñar los anclajes de tanques y recipientes horizontales y verticales. c.

Los apoyos de recipientes deben diseñarse teniendo en cuenta el efecto en el recipiente y sus apoyos de reacciones no uniformes debido a variaciones en la rigidez relativa de los elementos que dan apoyo, detalles de diferente tipo, acuñado no uniforme o apoyos irregulares. La distribución de las fuerzas horizontales debe hacerse teniendo en cuenta la distribución relativa de los elementos de apoyo, el comportamiento de los detalles de conexión y la distribución del cortante sísmico dentro del recipiente.

Los requisitos del Capítulo 5 y de la Sección 7.10.5 deben tenerse en cuenta para efectos de lo requerido por la presente sección.

7.12 — TANQUES ESFÉRICOS PARA LÍQUIDOS Y GASES 7.12.1 — Generalidades Los amarres al recipiente de presión o de almacenamiento de líquidos, a los apoyos y a los anclajes del sistema de resistencia ante fuerzas sísmicas para tanques esféricos para líquidos o gases deben diseñarse de tal manera que cumplan los requisitos de resistencia y desplazamiento del Capítulo 3 o del Capítulo 4 del presente documento y los requisitos adicionales de la presente Sección. Los elementos que conforman los tanques esféricos propiamente dichos, que estén dentro de los Grupos de Uso III y IV , deben diseñarse para cumplir los requisitos de resistencia y desplazamiento del Capítulo 3 o del Capítulo 4 del presente documento.

7.12.2 — Tanques esféricos ASME Los tanques esféricos diseñados y construidos de acuerdo con los requisitos de la Sección VIII del documento ASME BPVC pueden considerarse que cumplen con los requisitos de la presente Sección, siempre y cuando cumplan los requisitos de resistencia y desplazamiento del Capítulo 3 o del Capítulo 4 -6 0 ¡a je s t í »

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del presente documento debidamente escalados para efectos de diseño por el método de esfuerzos de trabajo (véanse las Secciones A.3.1.8, A.3.6.12, A.3.7.1, A.9.4.7 y B.2.3 del Reglamento NSR-10).

7.12.3 — Amarres de equipos y refractarios internos Las fijaciones y amarres al recipiente de presión de equipos y componentes tales como refractarios, ciclones, bandejas, etc., deben diseñarse para que resistan las fuerzas sísmicas prescritas por el presente documento para evitar daño o ruptura del recipiente de presión. Alternativamente, se permite diseñar el elemento ligado de tal manera que falle con anterioridad y así evitar el daño del recipiente de presión, siempre y cuando las consecuencias de la falla del elemento ligado no expongan al recipiente de presión por otras razones. Para tanques esféricos que contengan líquidos, debe considerarse el efecto del oleaje inducido por el sismo en los equipos internos de tal manera que no pongan en peligro la integridad del recipiente de presión.

7.12.4 — Masa efectiva En la determinación de la masa efectiva del material almacenado deben tenerse en cuenta los efectos de interacción fluido-estructura siempre y cuando exista una superficie del líquido para que el efecto del oleaje inducido por el sismo ocurra y el valor del período T c es mayor que 3 T . Deben tenerse en cuenta las variaciones en la densidad del material almacenado debido a variaciones en la presión y la temperatura interna.

7.12.5 — Tanques esféricos apoyados sobre postes y contravientos Para tanques esféricos con apoyos del tipo compuesto por postes y contravlentos deben cumplirse los siguientes requisitos: a.

Deben cumplirse los requisitos de la Sección 7.10.4.

b.

La rigidización y su correspondiente reducción en la deriva horizontal que ocurre cuando se tensionan los contravientos debe tenerse en cuenta al calcular el período natural de vibración.

c.

Debe tenerse en cuenta la esbeltez y la posibilidad de pandeo local de los postes.

d.

Debe tenerse en cuenta la posibilidad de pandeo local del casaron de la esfera en el lugar de amarre de los postes a la esfera.

e.

En tanques esféricos para almacenamiento de líquidos, las conexiones de los contravientos deben diseñarse y construirse de tal manera que puedan desarrollar la resistencia mínima a la fluencia correspondiente al material del contraviento según la norma técnica del material. Para recipientes esféricos que contendrán únicamente gases, las conexiones de los contravientos deben diseñarse y construirse para que resistan Q 0 veces la máxima fuerza de diseño del contraviento. Se prohíbe la conexión directa de los contravientos al tanque o contenedor esférico para líquidos o para gases.

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7.12.6 — Tanques esféricos sobre apoyos de faldón Para tanques esféricos con apoyo de faldón debe cumplirse los siguientes requisitos: a.

Deben cumplirse los requisitos de la Sección 7.10.5.

b.

Debe investigarse la posibilidad de falla local por pandeo del faldón al verse solicitado por esfuerzos de membrana de compresión causados por fuerzas axiales o por flexión.

c.

Las aberturas y perforaciones al faldón de ventanas de inspección, tuberías, etc. Deben diseñarse y construirse para que se mantenga una resistencia del faldón equivalente a la que tiene sin las aberturas o perforaciones.

7.13 - TANQUES PARA GASES LICUADOS Y LÍQUIDOS REFRIGERADOS 7.13.1 — Generalidades Los tanques e instalaciones para el almacenamiento de hidrocarburos licuados y líquidos refrigerados deben cumplir los requisitos del presente documento. Los tanques de acero para almacenamiento de hidrocarburos gaseosos licuados de baja presión (GPL, butano, etc.) deben diseñarse de acuerdo con la Sección 7.8 y de acuerdo con el documento API 620.

7.14 - RECIPIENTES HORIZONTALES PARA LÍQUIDOS O VAPOR APOYADOS SOBRE SILLAS 7.14.1 — Generalidades Los recipientes horizontales apoyados sobre sillas deben diseñarse de acuerdo con los requisitos de resistencia y desplazamientos del Capítulo 3 o del Capítulo 4 del presente documento.

7.14.2 — Masa efectiva Deben tenerse en cuenta las variaciones en la densidad del material almacenado. En el diseño de los apoyos, sillas, anclajes y cimentación para los efectos del vuelco causado por las fuerzas sísmicas debe suponerse que el material almacenado es una masa rígida que actúa para efectos inerciales en el centro de gravedad del volumen.

7.14.3 — Diseño del recipiente A menos que se realice un análisis más riguroso, deben cumplirse lo siguientes requisitos mínimos en el diseño del recipiente: a.

Para recipientes horizontales que tengan una relación de longitud a diámetro de 6 o más se permite suponer que el recipiente es una viga simplemente apoyada que tiene una luz igual a la distancia entre las sillas para efectos de determinar el período de vibración y el momento de flexión global del recipiente. -6 2 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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b.

Para recipientes horizontales que tengan una relación de longitud a diámetro menor de 6 deben tenerse en cuenta los efectos de deformaciones por cortante de vigas altas en la determinación del período de vibración y la distribución de esfuerzos.

c.

Deben tenerse en cuenta los efectos de flexión y pandeo local del recipiente debidos a las fuerzas sísmicas en la vecindad de las sillas de apoyo. El efecto estabilizante de la presión interna en la evaluación de la susceptibilidad a pandeo local del cascarón del recipiente no debe ser tenido en cuenta.

d. Si el recipiente combina el almacenamiento de gases y líquidos, el recipiente y sus apoyos debe diseñarse para los dos casos de la presión del gas existiendo y no existiendo para tener en cuenta la eventualidad de ruptura de tuberías que dejan escapar el gas.

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MOPT (1984), Decreto 1400 de Junio 7 de 1984 — Código Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes, Ministerio de Obras Públicas y Transporte — MOPT, Bogotá, Colombia MAVDT (2010), Decreto 926 de 2010 Por medio del cual se adopta el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Bogotá, Colombia, 4 Vol. MAVDT (2010b), Decreto 2525 de 2010 Por medio del cual se modifica el Decreto 926 de 2010 y se dictan otras disposiciones, Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Bogotá, Colombia. MAVDT (2011), Decreto 092 de 2011 Por el cual se modifica el Decreto 926 de 2010, Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Bogotá, Colombia. MAVDT (2012), Decreto 340 de 2012 Por el cual se modifica parcialmente el Reglamento de Construcciones Sismo Resistentes NSR-10, Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Bogotá, Colombia. SEAOC (1999), Recommended Lateral Force Requirements and Commentary - Blue Book, 7th Edition, SEAOC Seismology Committee, Structural Engineers Association of California — SEAOC, San Francisco, CA., USA, 440 p. USGS (2008), Documentation for the 2008 Update of the United States National Seismic Hazard Maps, U.S. Geological Survey Open-File Report 2008-1128, 61 p. (http://pubs.usgs.gov/of/2008/1128/pdf/QF08-1128 v l.l.p d f) USGS (2008b), Petersen, M.D., and others, 2008 United States National Seismic Hazard Maps, U.S. Geological Survey Fact Sheet 2008-3018, 2 p.

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Apéndice A DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS SÍSMICAS DE DISEÑO DE ACUERDO CON ASCE 7-10 A .l -

INTRODUCCIÓN

El documento ASCE 7 es producido por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (American Society of Civil Engineers - ASCE) e históricamente proviene del documento ANSI A.58.12 (ANSI 1982), el cual se publicó por última vez por parte de ANSI en 1982. A partir de 1988 la ASCE tomó el documento y lo denominó ASCE 7-88 (ASCE, 1988). Los requisitos de diseño sismo resistente de esta primera versión del ASCE 7 estaban basados en los requisitos correspondientes del Uniform Building Code de 1985 (ICBO, 1985). A partir de la siguiente versión, ASCE 7-93 (ASCE, 1993), los requisitos sísmicos se basaron en el documento NEHRP (FEMA, 1991). El documento NEHRP corresponde a la continuación del ATC-3 (ATC, 1978) desarrollado por el Applied Technology Council sobre el cual se basó la Norma Sísmica Colombiana de 1984 y que fue traducido al español por la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica y publicado en 1979 (AIS, 1979). El programa NEHRP (National Earthquake Hazard Reduction Program) es auspiciado por el Building Seismic Safety Council - BSSC bajo el patrocinio de la Federal Emergency Management Agency - FEMA, de los Estados Unidos. A partir de la publicación del ASCE 7-02 (ASCE, 2002), el enfoque en la definición de los movimientos sísmicos de diseño cambia con respecto las versiones anteriores. Se abandona la definición basada en una probabilidad de solo 10% de ser excedidos en 50 años (período medio de retorno de 475 años) para la aceleración pico efectiva (APE) a partir de la cual se determina un espectro de diseño. Se introduce, entonces, un nuevo enfoque cuyo objetivo es proveer un margen de seguridad uniforme al colapso de las estructuras debido a los movimientos sísmicos de diseño. Este nuevo enfoque se basa en definir la amenaza sísmica en función del Máximo Sismo Considerado (MCE, por su sigla en inglés). El documento ASCE 7-05 (ASCE, 2005) se expide bajo este mismo enfoque. Posteriormente se toma la decisión de que en adelante el documento NEHRP adoptaría por referencia el documento ASCE 7-05 como la base para realizar sus actualizaciones. Es por esto que el NEHRP 2009 (FEMA, 2009) contiene las modificaciones a hacer al documento ASCE 7-05, las cuales fueron adoptadas directamente en el documento para convertirlo en el ASCE 7-10 (ASCE, 2010). Lo que se presenta en este Apéndice hace referencia directa al ASCE 7-10 y debe tenerse en cuenta que hay variaciones importantes con respecto a lo que contenía tanto el ASCE 7 de 2002 como el de 2005, al punto de tener variaciones importantes en los mapas de amenaza sísmica de los Estados Unidos, los cuales fueron elaborados por el USGS en 2008 especialmente para ser incluidos en la versión de 2010 de ASCE 7. Estas modificaciones incluyen: (1) el uso de movimientos sísmicos de diseño ajustados por riesgo de colapso de las estructuras, (2) el uso del máximo direccional de los movimientos prescritos, y (3) el uso del cuantil del 84% en la definición de los movimientos sísmicos de diseño en lugares localizados en la cercanía de fallas geológicas activas conocidas. Las razones y soporte técnico de estos tres cambios están presentados en el Comentario al Capítulo 21 del NEHRP 2009 (FEMA, 2009). 2 La versión de 1982 del documento ANSI A58.1 sirvió de base para los requisitos del Título B de Código Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes expedido por medio del Decreto 1400 de 1984. -

68-

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A.2 -

MOVIMIENTOS SÍSMICOS CORRESPONDIENTES AL M ÁXIM O SISMO CONSIDERADO (MCE)

La primera consideración importante es que los movimientos sísmicos se definen como ordenadas de un espectro de aceleraciones, a diferencia del procedimiento anterior en el cual se definían como movimientos del terreno en el basamento rocoso que luego se convertían en ordenadas espectrales, como todavía lo hace el Reglamento Colombiano NSR-10. Para efectos de determinar los efectos de los movimientos sísmicos según ASCE 7-10 deben consultarse las definiciones dadas en la Sección 1.1.2 del presente documento, las cuales provienen directamente del documento ASCE 7-10. La determinación de la aceleración de respuesta del terreno ajustada por riesgo para el sismo máximo considerado (M C E R) la realizó el USGS (USGS, 2008 y 2008b) para el territorio de Estados Unidos combinando dos metodologías, una probabilista y una determinista. En la evaluación probabilista se realizó un estudio de amenaza sísmica que tuvo en cuenta la neotectónica regional, la geología, la sismicidad, las tasas esperadas de recurrencia y magnitud máxima esperada en las fallas geológicas y zonas sismogénicas conocidas, las características de atenuación de los movimientos del terreno, los efectos de campo cercano, si existían, en los movimientos y los efectos de las condiciones locales del sitio cuando tengan efectos regionales identificables. Los resultados se presentaron por medio de ordenadas espectrales de aceleración horizontal para 5% de amortiguamiento con una probabilidad de excedencia de 2% en cincuenta años (período medio de retorno de 2475 años). Los resultados, además, se ajustaron a una probabilidad de tener un colapso estructural con una probabilidad de 1% en cincuenta años y se corrigieran por efectos de respuesta máxima de las componentes horizontales. En la evaluación determinista se calculó la respuesta espectral en términos de aceleración horizontal al nivel del cuantil de 84% (media más una desviación estándar) por efectos de la dirección en planta que produce la máxima ordenada espectral para los sismos característicos que producen las fallas conocidas que puedan afectar el lugar. Se impuso un espectro de respuesta de aceleraciones horizontales con 5% de amortiguamiento como límite inferior de los resultados deterministas obtenidos. La nota que acompaña los mapas contenidos en ASCE 7-10 y producidos por el USGS indica claramente las diferencias importantes con versiones anteriores. La traducción de la nota de los mapas contenidos en las Figuras 22-1 a 22-6 de ASCE 7-10 es la siguiente: Discusión Estos mapas fueron preparados por el United States Geological Survey (USGS) en colaboración con el Building Seismic Safety Council (BSSC), entidad financiada por el Federal Emergency M a na ge m en t Agency (FEMA), y la Am erican Society of Civil Engineers (ASCE). Las bases están explicadas en los com entarios producidos por el BSSC y la ASCE, y en las referencias. Los valores para los niveles de m ovim iento del terreno presentados en estos m apas incorporan:

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•

•

Un ajuste de los m ovim ientos sísm icos de diseño por un riesgo de colapso de las estructuras expresado com o una probabilidad de 1 % en 50 años de que se produzca colapso estructural, con base en unas curvas de fragilidad estructural genéricas. Un factor de 1.1 y 1.3 para períodos de 0.2 y 1 segundos, respectivamente para tener en cuenta el haber cam biado de la media geométrica a la máxima respuesta independientem ente de la dirección.

•

Límites superiores determinísticos aplicados en las fallas geológicas activas cercanas, los cuales se tom aron com o 1.8 veces la respuesta media estimada para el sism o característico de la falla en cuestión (el valor de 1.8 representa el cuantil de 8 4 % igual a la media m ás una desviación estándar), pero no m enos de 1.5 g y 0.6

g

para períodos de 0.2 y 1 segundos, respectivamente.

Como descripción de la aceleración de respuesta del terreno ajustada por riesgo para el sismo máximo considerado ( m c e r ) se tomó el menor valor entre el probabilista y el determinista para cada ordenada espectral. Entonces, los movimientos sísmicos producidos por el Máximo Sismo Considerado ( M C E r ) se definen directamente como las ordenadas de un espectro de aceleraciones horizontales con 5% de amortiguamiento. Esto se realiza por medio de dos parámetros: Ss

S]

=

Valor del espectro de aceleraciones para el Máximo Sismo Considerado (M C E R ), con 5% de amortiguamiento, en roca, para un período de 0.2 segundos tal como se presenta en los mapas de amenaza sísmica desarrollados para este efecto. = Valor del espectro de aceleraciones para el Máximo Sismo Considerado (M C E R ), con 5% de amortiguamiento, en roca, para un período de 1 segundo tal como se presenta en los mapas de amenaza sísmica desarrollados para este efecto.

Es importante anotar que los estudios de amenaza sísmica realizados para obtener los valores de Ss y S, se realizan directamente para la ordenada espectral utilizando ecuaciones de atenuación apropiadas para el contexto tectónico e independientes para los dos parámetros. Para sitios donde el perfil de suelo subyacente es diferente de roca, las ordenadas espectrales para el Máximo Sismo Considerado se definen de la siguiente manera: = F aS s

(Ecua- H-4-1 de ASCE 7-10)

SM1 = FvSj

(Ecua. 11.4-2 de ASCE 7-10)

s ms

Donde: Fa = Coeficiente de sitio para para un período de 0.2 segundos. Fv

= Coeficiente de sitio para un período de 1 segundo. s ms ~ Valor del espectro de aceleraciones horizontales para el Máximo SismoConsiderado( M C ER ), con 5% de amortiguamiento, ajustado por efectos de sitio, para un período de 0.2 segundos. SM1 = Valor del espectro de aceleraciones horizontales para el Máximo Sismo Considerado ( M C ER ), con 5% de amortiguamiento, ajustado por efectos de sitio, para un período de 1 segundo.

Los coeficientes de sitio Fa y Fv se determinan en las Tablas 11.4-1 y 11.4-2 de ASCE 7-10 en función del tipo de perfil de suelo subyacente y los valores de los parámetros Ss y S j. Los tipos de perfil de suelo están definidos en ASCE 7-10 en su capítulo 20 (allí tienen la misma definición de la Sección A.2.4 del Reglamento NSR-10). La definición particular se realiza usando los 30 m superiores del -7 0 -

215

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perfil y con base en la velocidad de la onda de cortante, el ensayo de penetración estándar o el ensayo de resistencia al corte no drenado. En resumen, los tipos de perfil de suelo son los siguientes (debe consultarse el Capítulo 20 de ASCE 7-10 para las definiciones detalladas de cada tipo de perfil de suelo): Perfil Tipo A - Roca competente Perfil Tipo B - Roca Perfil Tipo C - Suelos muy duros o roca blanda Perfil Tipo D - Suelos rígidos Perfil Tipo E - Más de 3 m de arcillas blandas Perfil Tipo F Perfil Tipo F1 - Suelos vulnerables (licuables, dispersivos, etc.) Perfil Tipo F2 -Tu rb a y arcillas orgánicas Perfil Tipo F3 - Arcillas de alta plasticidad IP mayor de 75 Perfil Tipo F4 - Gran espesor de arcillas de rigidez mediana a blanda Tabla 11.4-1 de ASCE 7-10 Coeficiente de sitio F a Tipo de Perfil

Valor obtenido de los mapas para el Máximo Sismo Considerado (M C E r) para el parámetro espectral de aceleraciones de periodo corto

Ss < 0.25

SS = 0.5

Ss = 0.75

SS =1.0

Ss >1.25

A

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

B

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

C

1.2

1.2

1.1

1.0

1.0

D

1.6

1.4

1.2

1.1

1.0

E F

2.5

1.7

1.2

0.9

0.9

Véase la Sección 11.4.7 de ASCE 7-10

Nota: se permite interpolar linealmente para valores intermedios de S s

Tabla 11.4-2 de ASCE 7-10 Coeficiente de sitio F„ Tipo de Perfil

Valor obtenido de los mapas para el Máximo Sismo Considerado (M C E r ) para el parámetro espectral de aceleraciones de un segundo

S! > 0.5

S j = 0.3

A

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

B

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

C

1.7

1.6

1.5

1.4

1.3

D

2.4

2.0

1.8

1.6

1.5

E

3.5

3.2

2.8

2.4

2.4

F

II

S j = 0.2

O

S ! < 0.1

Véase la Sección 11.4.7 de ASCE 7-10

Nota: se permite interpolar linealmente para valores intermedios de Si

Nota importante: La dos tablas anteriores contienen los mismos valores de los coeficientes para cada uno de los tipos de perfil de suelo que los presentados en las Tablas A.2.4-3 y A.2.4-4 del Reglamento NSR-10, la diferencia fundamental está en las variables Ss y S, y en los valores de -

71

-

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estos parámetros. En NSR-10 las variables son A ay A v , y los rangos de valores son los correspondientes a estas variables, como se explica en el Apéndice B del presente documento.

A.3 -

MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO

El Máximo Sismo Considerado se definió con base en el margen de seguridad al colapso de estructuras nuevas. Este margen de seguridad se definió por medio de estudios en un factor de 1.5. En otras palabras, estos estudios indicaron que una estructura nueva resiste, en general, un sismo que produce movimientos sísmicos 1.5 veces más fuertes que los de diseño. En consecuencia los movimientos sísmicos de diseño corresponden a una intensidad de movimiento equiparable a 1/1.5 (= 2/3) del que produciría el Máximo Sismo Considerado. La definición del espectro de aceleraciones horizontales de diseño se realiza a través de los parámetros siguientes: SDs = j Sms = f FaSs

(Ecua. 11.4-3 de ASCE 7-10)

SD1 = ^ S M1 = ^ F VS,

(Ecua. 11.4-4 de ASCE 7-10)

Donde: Sds = Valor del espectro de aceleraciones horizontales un período de 0.2 segundos. Smi = Valor del espectro de aceleraciones horizontales un período de 1 segundo.

de

diseñocon 5% de amortiguamiento para

de

diseñocon 5% de amortiguamiento para

Con base en estos dos parámetros el espectro de diseño de aceleraciones horizontales para un amortiguamiento de 5% del crítico, S a , se define así: Para períodos de vibración menores de T 0 la aceleración espectral de diseño debe tomarse como:

- s DS 0.4+ 0.6—

(Ecua. 11.4-5 de ASCE 7-10)

V

Para períodos de vibración mayores o iguales a T 0 y menores de Ts la aceleración espectral de diseño, S a , debe tomarse igual S D S. Para períodos de vibración mayores o iguales a T s y menores de TL la aceleración espectral de diseño, S a , debe tomarse como: Sa = ^ L

(Ecua. 11.4-6 de ASCE 7-10) -7 2 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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Para períodos de vibración mayores o ¡guales a T L la aceleración espectral de diseño, Sa, debe tomarse como: Sa =

S T

(Ecua. 11.4-7 de ASCE 7-10)

Donde: Sa= Aceleración horizontal de diseño definida por medio de un espectro de aceleraciones con amortiguamiento de 5% del crítico, como fracción de la aceleración de la gravedad, g . T = Período fundamental de la estructura, en segundos. T0

=

Sd i

0.2

^ ds Spi

Ts Tl

=

$DS Período largo de transición, en segundos, que se obtiene de la Figuras 22-12 a 22-16 de ASCE 7-10.

Aceleración Espectral de Respuesta Sa (g)

A.4 - COEFICIENTE SISMICO DE RESPUESTA El ASCE 7-10 en la aplicación del método de la fuerza horizontal equivalente define cortante sísmico en la base, V (denominado Vs en el Reglamento NSR-10. Véase la nota al final de esta Sección.), -7 3 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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en cualquier dirección horizontal con base en el coeficiente sísmico de respuesta, C s, de la siguiente manera:

v =c w

(Ecua. 12.8-1 de ASCE 7-10)

Donde: C s= Coeficiente sísmico de respuesta determinado de acuerdo con la Sección 12.8.1.1. W

= Peso sísmico efectivo según la Sección 12.7.2 de ASCE 7-10, donde indica que el peso sísmico efectivo de una estructura debe incluir la carga muerta total por encima de la base de la estructura y además las siguientes cargas según corresponda: 7. En áreas utilizadas como depósito, debe incluirse como mínimo el 25 por ciento de la carga viva del piso, excepto: a. Cuando la carga viva de lo depositado corresponde a menos del 5 por ciento del peso sísmico efectivo en un nivel de la estructura, no hay necesidad de incluirla. b. No hay necesidad de incluir la carga viva en garajes públicos ni en áreas de parqueo al aire libre. 8. Cuando la Sección 4.2.2 requiere que la carga de particiones se incluya dentro de la carga de diseñó del piso, se debe incluir el peso real o una carga mínima de 0.48 kN/m2, la que sea mayor. 9. El peso operativo de todos los equipos permanentes. 10. La carga de nieve. 11. Las cargas causadas por elementos de paisajismo y otros materiales de jardines en las cubiertas, o áreas similares. El coeficiente sísmico de respuesta se calcula por medio de: (Ecua. 12.8-2 de ASCE 7-10) S" ( « / I . )

Donde: R = Coeficiente de modificación de respuesta según la Tabla 12.2-1 de ASCE 7-10. Ie = Factor de importancia según la Sección 11.5.1 de ASCE 7-10. El valor de C s calculado de acuerdo con la ecuación 12.8-2 de ASCE 7-10 no debe exceder: r = di para T < T L 5 T (R / Ie)

(Ecua. 12.8-3 de ASCE 7-10)

para T > T L

(Ecua. 12.8-4 de ASCE 7-10)

El valor de C. no debe ser menor de: Cs = 0.044SDSI e > 0.01

(Ecua. 12.8-5 de ASCE 7-10) -7 4 -

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Además, para estructuras localizadas donde S, es mayor o igual a 0.6g , C s no debe ser menor de:

C =,

0 5S

\

(Ecua. 12.8-6 de ASCE 7-10)

(R/Ie)

Nota importante: El m étodo de la fuerza horizontal equivalente dentro del docum ento A SCE 7-10 es totalmente análogo al m ism o m étodo dentro del Reglam ento NSR-10 pero existen diferencias de procedimiento que deben ser tenidas en cuenta al aplicarlo en el ámbito de uno u otro documento. Estas diferencias se resum en de la siguiente manera: En el docum ento ASCE 7-10 se procede así: 1.

Las fuerzas sísmicas horizontales de diseño se expresan a través del cortante sísmico en la base, V , obtenido por medio de la ecuación 12.8-1 ( V = C SW ) .

2.

El coeficiente sísmico de respuesta, C , , implícitamente corresponde al valor del espectro de aceleraciones horizontales de diseño, S a , evaluado para el valor del período de vibración fundamental, T , multiplicado p o r el coeficiente de importancia, I c , y dividido por el coeficiente de modificación de respuesta

c 8= [ s s ( t ) i c]/ r 3.

R . Por lo tanto puede decirse que

.

El análisis de la estructura se realiza para unas fuerzas reducidas por el coeficiente de modificación de respuesta R . Las deflexiones horizontales que se obtienen de este análisis corresponden a la com ponente elástica 5 re del desplazamiento total 8 * . Para obtener las deflexiones horizontales totales, incluyendo la com ponente elástica y la inelástica, se multiplican los desplazam ientos elásticos p o r un coeficiente de amplificación de deflexiones, C d , de tal manera que

S ,= C A e . 4.

La fuerzas de diseño son las obtenidas del análisis pues vienen ya reducidas por el coeficiente de modificación de respuesta

R.

En

el Reglamento NSR-10 se procede de la siguiente manera:

1.

Las fuerzas sísmicas horizontales de diseño se expresan a través del cortante sísmico en la base, V s , obtenido por medio

2.

El Reglamento NSR-10 no utiliza un coeficiente sísmico de respuesta sino directamente el espectro de aceleraciones, S , ,

de la ecuación A.4.3-1 ( V s = S ag M ) .

evaluado para el valo r del periodo de vibración fundamental, T . El espectro incluye directamente el coeficiente de importancia I . 3.

El análisis de la estructura se realiza para unas fuerzas sin reducción por el coeficiente de modificación de respuesta

R 0.

Las deflexiones horizontales que se obtienen de este análisis corresponden al desplazam iento total 8X . Esto quiere decir que en el Reglam ento NSR-10 el coeficiente de amplificación de deflexiones, C d , tiene un valor igual al coeficiente de modificación de respuesta. Se puede decir que C d » 4.

R0dentro del ám bito del Reglam ento NSR-10.

Las fuerzas obtenidas del análisis deben dividirse por el coeficiente de reducción de respuesta R , el cual corresponde al valor de NSR-10

A .5 -

R 0 modificado por los factores de irregularidad y ausencia de redundancia en (r

=

la ecuación A.3.3-1 del Reglamento

rR0) •

DETERMINACIÓN DEL PERÍODO FUNDAMENTAL DE LA ESTRUCTURA SEGUN ASCE 7-10

El ASCE 7-10 en el método de la fuerza horizontal equivalente indica que el período fundamental de la estructura se debe obtener utilizando las propiedades mecánicas de la estructura y la masa de la

as

-7 5 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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misma. En la Sección 12.8.2 de ASCE 7-10 se establece un procedimiento de determinación del período fundamental el cual corresponde al procedimiento presentado en la Sección A.4.2 del Reglamento NSR10 .

A.6 -

DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZAS SÍSMICA EN LA ALTURA DE LA ESTRUCTURA EN ASCE 7-10

El ASCE 7-10 en el método de la fuerza horizontal equivalente distribuye las fuerzas sísmicas en la altura de la edificación utilizando un procedimiento totalmente análogo al que tiene la Sección A.4.3 del Reglamento NSR-10.

A.7 - REQUISITOS DE DERIVA DE ASCE 7-10 El ASCE 7-10 establece que la deriva de piso de diseño, A , se obtenga como la diferencia de las deflexiones horizontales de la estructura en sus centros de masa en dos pisos consecutivos. Para estructuras en las Categorías de Diseño Sísmico C, D, E y F (Capacidad de disipación de energía moderada [DMO] y especial [DES] del Reglamento NSR-10), se obtengan de las máximas deflexiones que se obtienen en cualquiera de los bordes de la estructura. La deflexión horizontal del nivel x (Sx ) utilizada para calcular la deriva de diseño se obtiene por medio de: C 8

8X = -*-£■

(Ecua. 12.8-15 de ASCE 7-10)

Donde: Cd =

Coeficiente de amplificación de deflexiones según la Tabla 12.2-1 de ASCE 7-10.

8xe

Deflexión horizontal en el sitio determinado por la Sección 12.8.6 de ASCE 7-10 obtenida por

=

medio de un análisis elástico para las fuerzas sísmicas correspondientes al corte basal V del ecuación 12.8-1 de ASCE 7-10 en las cuales el corte basal va dividido por R y multiplicado por le Ie

=

Factor de importancia según la Sección 11.5.1 de ASCE 7-10.

El procedimiento anteriormente descrito para ASCE 7-10, conduce a valores de las deflexiones horizontales análogos a los que prescribe el Reglamento NSR-10. La única diferencia es que en ASCE 710 el análisis de la estructura se hace para unas fuerzas horizontales que han sido divididas por el coeficiente de modificación de respuesta R mientras que en el Reglamento NSR-10 el análisis se hace para las fuerzas sin haber sido divididas por R . En el Reglamento NSR-10 no se prescribe unvalor para (este parámetro se utilizaba de igual forma en el Código Colombiano de 1984 y se suprimió su uso en el Reglamento NSR-98, lo cual se mantiene igual en el Reglamento NSR-10). Dado lo anterior para establecer un valor del coeficiente C d en el ámbito del reglamento NSR-10, este puede tomar un valor igual al coeficiente de modificación de respuesta R o prescrito por el Reglamento NSR-10 ( c d = R 0).

-7 6 m sm xy k

21CT C Z IZ 3

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El ASCE 7-10 establece los límites aceptables para la deriva3en la Tabla 12.12-1, la cual se presenta a continuación: Tabla 12.12-1 de ASCE 7-10a b DERIVA DE PISO PERMITIDA, Aa Categoría de Riesgo (Grupo de Uso) I y II IV III

Estructura Estructuras, diferentes de m uros de cortante de manipostería, de 4 pisos o menos, con particiones y otros elem entos no estructurales que se diseñan para resistir las derivas indicadas.

0.025hsx c

0.020hsx

0.015hsx

Estructuras con m uros de cortante de manipostería en voladizo

0.010hsx

0.010hsx

0.010hsx

0.007hsx 0.020hSI

0.007hSI

0.007hsx 0.010hsx

vertical. Otras estructuras con m uros de cortante de mampostería. Todas las demás estructuras.

0.015hsx

Notas a la Tabla 12.12-1: a —

hsx

corresponde a la altura del piso debajo del nivel x .

b - Para sistem as estructurales de resistencia sísmica com puesto únicamente por pórticos resistentes a m om entos y que pertenecen a las Categorías de D iseño Sísmico D, E y F (Corresponden a DES en el Reglamento NSR-10) la deriva de piso no puede exceder

A a/p

donde

p

corresponde al factor de redundancia de la estructura según la Sección 12.3.4.2.

c - No hay límite para la deriva de estructuras de un piso cuyas particiones interiores, cielo raso y sistema de fachadas se han diseñado para resistir las derivas. d - Estructuras cuyo sistema estructural básico consiste en m uros de cortante de m anipostería diseñados com o elementos verticales en voladizo a partir de su cimentación y que no tienen transferencia de m om ento entre los m uros a través de vigas de acople.

A.8 - CONVERSIÓN DE LAS ECUACIONES DEL AIS 180 AL FORMATO DE ASCE 7-10 A continuación se presentan las ecuaciones del documento AIS 180 en el formato de ASCE 7-10.

Referencia Ecuación (4.1-1) Ecuación (4.1-2)

Ecuación (4.1-3)

Ecuación (4.1-4)

AIS 180-13 Ecuación o relación Sa(T) > 0.11AaFaIR 0 S„(T) > 0.03R0

Sa(T) > 0.9AVIR 0

Sa(T)^1.45A vIR 0

Referencia Ecuación (15.4-1) Límite al valor de la Ecuación (15.4-1)

ASCE 7-10 Ecuación o relación C s ^ 0.044SDSI e

Ecuación (12.8-6) ó (15.4-4)

Ecuación (15.4-2)

Cs > 0.03 Cs=

D.5S, (R

UJ Cs=

9.8S,

U;

3La máxima deriva permitida por el Reglamento NSR-10 es 0.010hsx para todos los sistemas estructurales, excepto para muros de manipostería poco esbeltos con modo de falla prevaleciente a esfuerzos cortantes, para los cuales la máxima deriva permitida es 0.005hsx. -7 7 -

SIS

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C s £ 0.01

Vs =0.75AaFaIg M 0-5AaFay L

Límite al valor de la Ecuación (15.4-3) Ecuación (15.4-5) Sección 15.7.2.a.

Ecuación (7.2-1)

N h=0.5A aFayL (H L - y ) ^ j 1

Ecuación (15.7-1)

Sección 3.c de 7.2

0.5AaFagM

Sección 15.7.2.c.(3)

Nh =0.2SDSyL ( H L - y ) í ^ \ Zy 0.2SdsW

Ecuación (7.4-1)

J

Ecuación (15.7-2)

J

Ecuación (7.4-2)

Ms- + m„ m, = — ' tiD r Vs =V-ira +vco

Ecuación (15.7-3)

Ws + W W. = ---— * nD r v = vi +vc

Ecuación (4.1-5)

S»(T) ¿ 0.01 R 0

Ecuación (4.2-1) Sección 3.a de 7.2

Ecuación (7.6-1)

M™ D2g(m t + ma)

Ecuación (15.7-5)

Ecuación (7.6-3)

v

Ecuación (15.7-6)

Ecuación (7.6-6)

SacoígMco 1.5 Sa¡m=2.5A aFaI c

_ 1*2AVFVI rp *im 1.2AvF vIT l °aim 2 1im aim

Ecuación (7.6-7)

Saco

Ecuación (7.6-8)

acó

Ecuación (7.6-9) Ecuación (7.6-10) Ecuación (7.6-11) Ecuación (7.6-12) Sección a. de 7.6.1.6

*CO 1.8AvF vIT l t2 1co

3.75A aFal

2VS tiD

A a gma¡l.com

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Aceleración Espectral de Respuesta Sa fg)

Fig. B.2-1 — Espectro de aceleraciones de diseño del documento ASCE 7-10

Fig. B.2-2 — Espectro de aceleraciones de diseño del Reglamento NSR-10 Lo primero que se debe anotar es que en forma y descripción los dos espectros son similares, lo cual facilita la comparación. A continuación se relacionan las diferencias: 1.

NSR-10 incluye el factor de importancia I directamente en el espectro y ASCE 7-10 no.

2.

F a y Fv son iguales dadas las conversiones de las aceleraciones o sea que los valores que se obtendrían serían los mismos.

3.

SDS = 2.5AaFaI

4.

SD1 = 1.2AVFV1 -8 0 -

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5.

El T0 es igual en ambos documentos dado que al remplazar las anteriores relaciones en la formulación de ASCE 7-10 se obtiene que Tft = 0 . 2 = 0.2 1 2A%Fy = 0.096— Fy « 0.1 AyF' , lo S DS 2.5AaFa A aFa A aFa cual hace totalmente equivalentes las dos normas para T0.

6.

El T c de NSR-10 es igual al T s de ASCE 7-10.

7.

En NSR-10 T L es función de F v y en ASCE 7-10 viene de estudios tectónicos y sismológicos. Esto hace que T L debe tener asterisco * en las variables de ASCE 7-1-0. Entonces, * TL =2.4Fv y se obtiene de los mapas 22-12 a 22-16 del ASCE 7-10.

B.3 - OBTENCIÓN DE VALORES DE Ss Y S, DE ASCE 7-10 DADO QUE SE TIENEN A a y A v DE NSR-10 En el Apéndice C del presente documento se presentan los resultados del estudio de amenaza sísmica realizado por el Comité AIS 300 utilizando los parámetros de amenaza usados por el USGS para determinar los mapas de amenaza sísmica contenidos en el documento ASCE 7-10, tal como se describen en el Apéndice A del presente documento. No obstante lo anterior, si se desea hacer una conversión directa a partir de los valores de A a y A v contenidos en los mapas de amenaza sísmica del Reglamento NSR-10, se puede proceder como se explica a continuación. Ss = 3.75Aa Sj = 1.8AV

(B.3-1) (B.3-2)

En las conversiones anteriores además debe tenerse en cuenta los factores adicionales contenidos en la nota de los mapas de las Figuras 22-1 a 22-6 de ASCE 7-10. Esto incrementaría el valor de Ss aproximadamente en valores que van desde 0.8 hasta 1.3 por cuenta del riesgo de colapso ajustado y de 1.1 para tener en cuenta el haber cambiado de lamediageométrica a la máxima respuesta independientemente de la dirección. O sea quela variacióniría desde0.88 hasta 1.43 para las diferentes regiones de los Estados Unidos. Para el caso del valor de S j aproximadamente varía en valores que van desde 0.8 hasta 1.2 por cuenta del riesgo de colapso ajustado y de 1.3 para tener en cuenta el haber cambiado de la media geométrica a la máxima respuesta independientemente de la dirección. O sea que la variación ¡ría desde 1.04 hasta 1.56 para las diferentes regiones de los Estados Unidos. Además para ambos casos, cuando el sitio es cercano a una falla activa conocida pueden presentarse aumentos por un factor adicional de 1.8. En el Apéndice C se presenta la amenaza sísmica de Colombia teniendo en cuenta los factores anteriores. Una vez se dispone de los valores de S§ y Sj , se procede de acuerdo con lo indicado en el Apéndice A del presente documento para obtener los parámetros correspondientes de acuerdo con el ASCE 7-10. -8 1 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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Apéndice C MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO EXPRESADOS EN EL FORMATO DE ASCE 7-10 PARA COLOMBIA El Comité AIS 300 de la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica elaboró los mapas de amenaza sísmica para ser utilizados en el presente documento AIS 180-13, los cuales tienen las siguientes características: 1.

Los mapas se elaboraron utilizando una metodología totalmente análoga a la que utilizó el USGS para producir los mapas de amenaza sísmica de los Estados Unidos que contiene el documento ASCE 7-10, según se explicó en el Apéndice A del presente documento.

2.

Las tasas de actividad en las fuentes sismogénicas colombianas es la misma que se utilizó en la elaboración de los mapas de amenaza sísmica que contiene el Reglamento colombiano NSR-10.

3.

El modelo geométrico utilizado así como la base de datos de las diferentes fuentes sismogénicas son los mismos que se utilizaron en la elaboración de los mapas de amenaza sísmica que contiene el Reglamento colombiano NSR-10.

A? Las ecuaciones de atenuación espectral empleadas en el modelo probabilista de evaluación de la amenaza sísmica provienen de la misma fuente que las empleadas en el estudio de amenaza sísmica que condujo a los mapas del Reglamento NSR-10 5.

Las correcciones por incertidumbre fueron las mismas que se utilizaron para elaborar los mapas de amenaza sísmica contenidos en el Reglamento NSR-10.

6.

Los valores de los parámetros

Ss y Sj se obtuvieron de las curvas de recurrencia de

ordenadas espectrales para períodos cortos (0.2 s) y períodos intermedios (1.0 s) para una probabilidad de excedencia de 2% en cincuenta años (período medio de retorno de 2475 años).

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mw

nfm

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ww

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mw

nm

nm

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m*w

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m*w

Región ¡ Ss 1 0,20 ......2..... 1....0.40 3 ; 0.60 4 080 s ■■"'j ' 6 ' 1.20 7 | 140 a 1 lio 9 * 1.80 10 2.00

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MAPA DE VALORES Ss

Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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MAPA DE VALORES Si

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GLOSARIO Glosario Español-Inglés Español

Inglés

Acartelado Aceleración de respuesta del terreno ajustada por riesgo para el sismo máximo considerado (m c er )

Tapered Risk-targeted maximum considered earthquake (M C E r ) ground motion response acceleration

Acople dinámico del recipiente y la estructura de soporte Acuñado Aditamentos de tuberías Ajustador Alero Amarrar (v.) Amarres de equipos y refractarios internos

Coupling of vessel and support structure

Anaquel Anaquel móvil Anaqueles de acero para almacenamiento Anaqueles de almacenamiento Anaqueles para apilar con montacargas Anaqueles para tuberías Anclado mecánicamente Anclaje Anclaje postinstalado Apoyados sobre postes y contravientos Apoyo Apoyo de equipo Apoyo de silla Apoyo de silla Apoyos arriostrados Apoyos de faldón Apriete justo (de perno) Arrastre Arriostrado Asimétrico Atiesador Auto anclado Autoportante Avellanado (hueco) Aviso

Shimming Piping attachments Snugger Roof overhang Attach (v.) Attachments of internal equipment and refractory Rack Movable shelf rack Steel storage racks Storage racks Stacker racks Pipe racks Mechanically anchored Anchor Post-installed anchor Post and rod supported Support Equipment support Saddle Saddle support Braced legs Skirt support Snug tight Lug Braced Asymmetric Stiffener Self-anchored Freestanding Countersink Sign

-8 5 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

Gutter Reinforced nonsliding base Anchored flexible base Unanchored and unconstrained flexible base Freeboard Ridge cap Boiler Shim Seismic Design Categories A, B, C, D, E, and F

Bajante hidráulica, sumidero Base antideslizante reforzada Base flexible anclada Base flexible no anclada ni restringida Borde libre Caballete Caldera Calza Capacidad de disipación de energía - Mínima (DMI), Moderada (DMO) y Especial (DES) (Las Categorías de Diseño Sísmico A, B, C, D, E y F del ASCE 7-10 corresponden en el Reglamento Colombiano NSR-10 a: Categorías de diseño sísmico Ay B = Capacidad mínima de disipación de energía DMI; Categoría de diseño sísmico C = Capacidad moderada de disipación de energía DMO; y Categorías de diseño sísmico D, E y F = Capacidad especial de disipación de energía DES).

(In Colombian Seismic Design Standard NSR-10 they are referred as Energy Dissipation Capacities: Minimum (DMI), Moderate (DMO) and Special (DES); with the following correspondence: Minimum Energy Dissipation Capacity (DMI) =Seismic Design Categories A and B; Moderate Energy Dissipation Capacity (DMO) =Seismic Design Category C; and Special Energy Dissipation Capacity (DES) = Seismic Design Categories D, E and F.)

Cartela Cascarón Categoría de diseño sísmico Cercha Cerramiento de fachada Cimentación Claraboya Coeficiente de sobrerresistencia Columna doble Columna intermedia de fachada Concreto preesforzado Concreto reforzado Conexiones flexibles Construido en sitio Contención Contenedor Contraflecha Cornisa Correa Correa de fachada Chimenea de concreto Cubierta a cuatro aguas Cubierta en artesa Culata Cumbrera Densidad efectiva Depósito Deriva DES-Capacidad de Disipación de Energía

Gusset plate Shell Seismic design category Truss Cladding Foundation Skylight Overstrength factor Sister column Soldier column Prestressed concrete Reinforced concrete Flexible connections Cast-in-place Containment Container Camber Eave Metal joist, purlin Girt Concrete chimney Hip roof Troughed roof Gable Ridge Effective density Bin Drift Seismic Design Categories D, E and F (ASCE 7-10) -

86-

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Especial (NSR-10) Descascarado Deslizamiento lateral Desplazamiento lateral del suelo debido a licuación Dique DMI - Capacidad de Disipación de Energía Mínima (NSR-10) DMO - Capacidad de Disipación de Energía Moderada (NSR-10) Ductilidad Edificación Efecto P-delta Empalme Embarcadero Empozamiento Espectro de respuesta particular para el sitio Estabilización de la presión Estiba Estructura Estructura autoportante Estructura de contención de tierra Estructura de madera Estructura dependiente Estructura diferente de una edificación Estructura en voladizo con masa distribuida Estructura sin revestir Estructura tipo péndulo invertido Estructuración Estructuras diferentes de edificaciones cuyo sistema estructural no es asimilable al de edificaciones Estructuras diferentes de edificaciones cuyo sistema estructural es asimilable al de edificaciones Estructuras hidráulicas Estructuras secundarias de contención Fachada extrema Factor de importancia Fijación (s.) Flexibilidad Fuelle Fuerzas anulares Fuerzas hidrodinámicas Fuerzas horizontales

Chipped Lateral sliding Lateral spreading Dike Seismic Design Categories A and B (ASCE 7-10) Seismic Design Category C (ASCE 7-10) Ductility Building P-delta effect Splice Pier Ponding Site-specific response spectra Pressure stability Pallet Structure Self-supporting structure Earth-retaining structures Wood frame Lean-to structure Nonbuilding structure Distributed mass cantilever structure Bare frame Inverted pendulum-type structure Framing Nonbuilding structures not similar to buildings

Nonbuilding structures similar to buildings

Hydraulic structures Secondary containment structures Endwall Importance factor Attachment (n.) Flexibility Bellow Hoop forces Hydrodynamic forces Lateral forces -8 7 -

EÍ5

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Fuerzas ¡nerciales Fuerzas sísmicas Gárgola Instalaciones de generación de electricidad Jamba Junta Junta de expansión Junta universal Lengüeta de prolongación de soldadura Mampostería reforzada de bloque de perforación vertical con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) Mampostería reforzada de bloque de perforación vertical con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Manguera metálica flexible Masa efectiva Materiales granulares Media geométrica de la aceleración pico del terreno para el sismo máximo considerado (m ceg )

Inertial forces Seismic forces Pig spout Electrical power generation facilities Jamb Joint Expansion joint Universal joint Weld tab Intermediate reinforced masonry

Ménsula Momento anular del muro Monumentos Movimientos sísmicos correspondientes al sismo máximo considerado (MCE) Movimientos sísmicos de diseño Muelle Muesca Muro de cortante Nervadura Oleaje inducido por el sismo Pandeo Parque de diversión Pata Pedestal Péndulo invertido Período déla estructura Período fundamental Pernado Pintura imprimante Placa base Placa de apoyo Placa de cabeza Plástico reforzado con fibras

Bracket Ringwall moment Monuments Maximum considered earthquake (MCE) ground motion Design earthquake ground motion Wharf Notch Shear wall Rib Sloshing Buckling Amusement park Leg Pier Inverted pendulum Structure period Fundamental period Bolted Primer Base plate Bearing plate Cap plate Fiber-reinforced plastic

-

E?Í5

Ordinary reinforced masonry

Flexible metal hose Effective mass Granular materials Maximum considered earthquake geometric mean (M C E G) peak ground acceleration

88-

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Platina de unión pernada Polipasto Pórtico Pórtico resistente a momentos de acero estructural con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) Pórtico resistente a momentos de acero estructural con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Pórtico resistente a momentos de acero estructural con capacidad especial de disipación de energía (DES) Pórtico resistente a momentos de concreto reforzado con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) Pórtico resistente a momentos de concreto reforzado con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Pórtico resistente a momentos de concreto reforzado con capacidad especial de disipación de energía (DES) Pórticos de acero estructural con diagonales concéntricas y capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Pórticos de acero estructural con diagonales concéntricas y capacidad especial de disipación de energía (DES) Poste Procedimientos de análisis Puntal Rebaba Recipiente Recipiente a presión Recipiente elevado Recipientes horizontales apoyados sobre sillas para líquidos o vapor Recorte Rehabilitación Resistencia Resistencia al deslizamiento Riostra Sellante Silo Silo de concreto Silla

Bolted end plate Hoist Frame Steel intermediate moment frame

Steel ordinary moment frame

Steel special moment frame

Intermediate reinforced concrete moment frame

Ordinary reinforced concrete moment frame

Special reinforced concrete moment frame

Steel ordinary concentrically braced frame

Steel special concentrically braced frame

Pole Analysis procedures Strut Burr Vessel Pressure vessel Elevated vessel Horizontal, saddle supported vessels for liquid or vapor storage Trim Retrofit Strength Sliding resistance Brace Mastic Silo Concrete silo Blimp

-8 9 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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Simétrico Sismo característico Sismo de diseño Sistema de resistencia sísmica Sistema estructural combinado (NSR-10) Sistema estructural de pórtico resistente a momentos Sistema estructural de pórtico resistente a momentos (NSR-10) Sistema estructural dual (NSR-10) Sistema Structural de muros de carga (NSR-10) Sistemas de anclaje combinados Soldado Soldadura de contacto continuo Susceptible Tableros de fibra Tanque Tanque de fondo plano apoyado sobre el terreno Tanque elevado Tanques de acero-concreto compuesto con pedestal Tanques esféricos para líquidos y gases Tanques para gases licuados y líquidos refrigerados Tanques para líquidos apoyados sobre el terreno Tanques y recipientes anclados mecánicamente Tanques y recipientes anclados mecánicamente Tanques y recipientes auto anclados Tapajuntas Templete Tensor Tipo de perfil de suelo Tirante Tolva Torre Torre atirantada Torre de apoyo Torre de concreto Torre de enfriamiento Torre en celosía Torre estructural con estructura asimilable a la de edificaciones Torres de telecomunicaciones Transferencia del cortante Tuberías ligadas

Symmetric Characteristic earthquake Design earthquake Seismic force-resisting system Building frame system (ASCE 7-10) Moment-resisting frame system Moment frame (ASCE 7-10) Dual system (ASCE 7-10) Bearing wall system (ASCE 7-10) Combined anchorage systems Welded Butt-weld Sensitive Fiberboard Tank Flat-bottom ground-supported tank Elevated tank Concrete pedestal (composite) tanks Liquid and gas spheres Refrigerated gas liquid storage tanks Ground-supported storage tanks for liquids Mechanically anchored tanks and vessels Mechanically anchored tanks and vessels Self-anchored tanks Flashing Sag member Tie Site class Hanger Hopper Stack Guyed tower Support tower Concrete stack Cooling tower Trussed tower Structural tower similar to buildings Telecommunication towers Shear transfer Attached piping

-9 0 n ïc r

c l5

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Valla publicitaria Vano Viga carrilera Viga de cubierta Viga puente Vigueta

Billboard Bay Crane runway beam Rafter Crane bridge Joist

-9 1 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica r.a rrp ra 1QA N n . 84-14. O fic in a 502 — B o e o tá . C o lo m b ia

English-Spanish Glossary English

Spanish

Amusement park Analysis procedures Anchor Anchored flexible base Asymmetric Attach (v.) Attached piping Attachment (n.) Attachments of internal equipment and refractory Bare frame Base plate Bay Bearing plate Bearing wall system (ASCE 7-10) Bellow Billboard Bin Blimp Boiler Bolted Bolted end plate Brace Braced Braced legs Bracket Buckling Building Building frame system (ASCE 7-10) Burr Butt-weld Camber Cap plate Cast-in-place Cladding Combined anchorage systems Concrete chimney Concrete pedestal (composite) tanks Concrete silo

Parque de diversión Procedimientos de análisis Anclaje Base flexible anclada Asimétrico Amarrar (v.) Tuberías ligadas Fijación (s.) Amarres de equipos y refractarios internos Estructura sin revestir Placa base Vano Placa de apoyo Sistema Structural de muros de carga (NSR-10) Fuelle Valla publicitaria Depósito Silla Caldera Pernado Platina de unión pernada Riostra Arriostrado Apoyos arriostrados Ménsula Pandeo Edificación Sistema estructural combinado (NSR-10) Rebaba Soldadura de contacto continuo Contraflecha Placa de cabeza Construido en sitio Cerramiento de fachada Sistemas de anclaje combinados Chimenea de concreto Tanques de acero-concreto compuesto con pedestal Silo de concreto -9 2 -

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Concrete stack Container Containment Cooling tower Countersink Coupling of vessel and support structure Crane bridge Crane runway beam Characteristic earthquake Chipped Design earthquake Design earthquake ground motion Dike Distributed mass cantilever structure Drift Dual system (ASCE 7-10) Ductility Earth-retaining structures Eave Effective density Effective mass Electrical power generation facilities Elevated tank Elevated vessel Endwall Equipment support Expansion joint Fiberboard Fiber-reinforced plastic Flashing Flat-bottom ground-supported tank Flexibility Flexible connections Flexible metal hose Foundation Frame Framing Freeboard Freestanding Fundamental period Gable Girt Granular materials Ground-supported storage tanks for liquids

Torre de concreto Contenedor Contención Torre de enfriamiento Avellanado (hueco) Acople dinámico del recipiente y la estructura de soporte Viga puente Viga carrilera Sismo característico Descascarado Sismo de diseño Movimientos sísmicos de diseño Dique Estructura en voladizo con masa distribuida Deriva Sistema estructural dual (NSR-10) Ductilidad Estructura de contención de tierra Cornisa Densidad efectiva Masa efectiva Instalaciones de generación de electricidad Tanque elevado Recipiente elevado Fachada extrema Apoyo de equipo Junta de expansión Tableros de fibra Plástico reforzado con fibras Tapajuntas Tanque de fondo plano apoyado sobre el terreno Flexibilidad Conexiones flexibles Manguera metálica flexible Cimentación Pórtico Estructuración Borde libre Autoportante Período fundamental Culata Correa de fachada Materiales granulares Tanques para líquidos apoyados sobre el terreno -9 3 -

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Gusset plate Gutter Guyed tower Hanger Hip roof Hoist Hoop forces Hopper Horizontal, saddle supported vessels for liquid or vapor storage Hydraulic structures Hydrodynamic forces Importance factor Inertial forces Intermediate reinforced concrete moment frame

Intermediate reinforced masonry

Inverted pendulum Inverted pendulum-type structure Jamb Joint Joist Lateral forces Lateral sliding Lateral spreading Lean-to structure Leg Liquid and gas spheres Lug Mastic Maximum considered earthquake (MCE) ground motion Maximum considered earthquake geometric mean ( m c e g ) peak ground acceleration Mechanically anchored Mechanically anchored tanks and vessels Mechanically anchored tanks and vessels Metal joist, purlin Moment frame (ASCE 7-10)

Cartela Bajante hidráulica, sumidero Torre atirantada Tirante Cubierta a cuatro aguas Polipasto Fuerzas anulares Tolva Recipientes horizontales apoyados sobre sillas para líquidos o vapor Estructuras hidráulicas Fuerzas hidrodinámicas Factor de importancia Fuerzas inerciales Pórtico resistente a momentos de concreto reforzado con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) Mampostería reforzada de bloque de perforación vertical con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) Péndulo invertido Estructura tipo péndulo invertido Jamba Junta Vigueta Fuerzas horizontales Deslizamiento lateral Desplazamiento lateral del suelo debido a licuación Estructura dependiente Pata Tanques esféricos para líquidos y gases Arrastre Sellante Movimientos sísmicos correspondientes al sismo máximo considerado (MCE) Media geométrica de la aceleración pico del terreno para el sismo máximo considerado (m c e g ) Anclado mecánicamente Tanques y recipientes anclados mecánicamente Tanques y recipientes anclados mecánicamente Correa Sistema estructural de pórtico resistente a momentos (NSR-10)

-9 4 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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Moment-resisting frame system Monuments Movable shelf rack Nonbuilding structure Nonbuilding structures not similar to buildings

Nonbuilding structures similar to buildings

Notch Ordinary reinforced concrete moment frame

Ordinary reinforced masonry

Overstrength factor Pallet P-delta effect Pier Pier Pig spout Pipe racks Piping attachments Pole Ponding Post and rod supported Post-installed anchor Pressure stability Pressure vessel Prestressed concrete Primer Rack Rafter Refrigerated gas liquid storage tanks Reinforced concrete Reinforced nonsliding base Retrofit Rib Ridge Ridge cap Ringwall moment

ais

Sistema estructural de pórtico resistente a momentos Monumentos Anaquel móvil Estructura diferente de una edificación Estructuras diferentes de edificaciones cuyo sistema estructural no es asimilable al de edificaciones Estructuras diferentes de edificaciones cuyo sistema estructural es asimilable al de edificaciones Muesca Pórtico resistente a momentos de concreto reforzado con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Mampostería reforzada de bloque de perforación vertical con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Coeficiente de sobrerresistencia Estiba Efecto P-delta Embarcadero Pedestal Gárgola Anaqueles para tuberías Aditamentos de tuberías Poste Empozamiento Apoyados sobre postes y contravientos Anclaje postinstalado Estabilización de la presión Recipiente a presión Concreto preesforzado Pintura imprimante Anaquel Viga de cubierta Tanques para gases licuados y líquidos refrigerados Concreto reforzado Base antideslizante reforzada Rehabilitación Nervadura Cumbrera Caballete Momento anular del muro -9 5 -

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Risk-targeted maximum considered earthquake (M C E R ) ground motion response acceleration

Aceleración de respuesta del terreno ajustada por riesgo para el sismo máximo considerado (m cer )

Roof overhang Saddle Saddle support Sag member Secondary containment structures Seismic Design Categories A and B (ASCE 7-10)

Alero Apoyo de silla Apoyo de silla Templete Estructuras secundarias de contención DMI - Capacidad de Disipación de Energía Mínima (NSR-10) Capacidad de disipación de energía - Mínima (DMI), Moderada (DMO) y Especial (DES)

Seismic Design Categories A, B, C, D, E, and F (In Colombian Seismic Design Standard NSR-10 they are referred as Energy Dissipation Capacities: Minimum (DMI), Moderate (DM0) and Special (DBS); with the following correspondence: Minimum Energy Dissipation Capacity (DMI) = Seismic Design Categories A and B; Moderate Energy Dissipation Capacity (DMO) = Seismic Design Category C; and Special Energy Dissipation Capacity (DES) = Seismic Design Categories D, E and F.)

Seismic Design Categories D, E and F (ASCE 7-10) Seismic design category Seismic Design Category C (ASCE 7-10) Seismic force-resisting system Seismic forces Self-anchored Self-anchored tanks Self-supporting structure Sensitive Shear transfer Shear wall Shell Shim Shimming Sign Silo Sister column Site class Site-specific response spectra Skirt support Skylight Sliding resistance Sloshing Snug tight Snugger

(Las Categorías de Diseño Sísmico A, B, C, D,Ey F del ASCE 7-10 corresponden en el Reglamento Colombiano NSR-10 a: Categorías de diseño sísmico A y B = Capacidad mínima de disipación de energía DMI; Categoría de diseño sísmico C = Capacidad moderada de disipación de energía DMO; y Categorías de diseño sísmico D, E y F = Capacidad especial de disipación de energía DES).

DES - Capacidad de Disipación de Energía Especial (NSR-10) Categoría de diseño sísmico DMO - Capacidad de Disipación de Energía Moderada (NSR-10) Sistema de resistencia sísmica Fuerzas sísmicas Auto anclado Tanques y recipientes auto anclados Estructura autoportante Susceptible Transferencia del cortante Muro de cortante Cascarón Calza Acuñado Aviso Silo Columna doble Tipo de perfil de suelo Espectro de respuesta particular para el sitio Apoyos de faldón Claraboya Resistencia al deslizamiento Oleaje inducido por el sismo Apriete justo (de perno) Ajustador

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Soldier column Special reinforced concrete moment frame

Splice Stack Stacker racks Steel intermediate moment frame

Steel ordinary concentrically braced frame

Steel ordinary moment frame

Steel special concentrically braced frame

Steel special moment frame

Steel storage racks Stiffener Storage racks Strength Structural tower similar to buildings Structure Structure period Strut Support Support tower Symmetric Tank Tapered Telecommunication towers Tie Trim Troughed roof Truss Trussed tower Unanchored and unconstrained flexible base Universal joint Vessel

Columna intermedia de fachada Pórtico resistente a momentos de concreto reforzado con capacidad especial de disipación de energía (DES) Empalme Torre Anaqueles para apilar con montacargas Pórtico resistente a momentos de acero estructural con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) Pórticos de acero estructural con diagonales concéntricas y capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Pórtico resistente a momentos de acero estructural con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) Pórticos de acero estructural con diagonales concéntricas y capacidad especial de disipación de energía (DES) Pórtico resistente a momentos de acero estructural con capacidad especial de disipación de energía (DES) Anaqueles de acero para almacenamiento Atiesador Anaqueles de almacenamiento Resistencia Torre estructural con estructura asimilable a la de edificaciones Estructura Periodo déla estructura Puntal Apoyo Torre de apoyo Simétrico Tanque Acartelado Torres de telecomunicaciones Tensor Recorte Cubierta en artesa Cercha Torre en celosía Base flexible no anclada ni restringida Junta universal Recipiente -9 7 -

Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

AIS 180-13

Weld tab Welded Wharf Wood frame

Lengüeta de prolongación de soldadura Soldado Muelle Estructura de madera

-9 8 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia Teléfono +57-1-530-0826 — e-mail: [email protected]

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