El método de cálculo del terremoto de la UBC de 1997 no es un proceso complicado y puede adaptarse fácilmente al proyecto, aunque se espera que los cálculos sean complicados.
Antes de profundizar en el proceso de diseño sísmico y el ejemplo de diseño sísmico de la UBC de 1997, analicemos algunos principios básicos del diseño sísmico.
¿Qué es un terremoto?
Son temblores y vibraciones en la superficie terrestre provocados por el movimiento subterráneo de un plano de falla o por la actividad volcánica.
Esto provoca una liberación repentina de energía y, como resultado, la creación de ondas sísmicas.
Hay tres tipos básicos de ondas sísmicas.
- Ondas primarias (P)
- Ondas secundarias (ondas S)
- Ondas superficiales
La ubicación del terremoto se determina en función de las ondas primarias y secundarias.
Concepto de diseño para cargas sísmicas.
Esencialmente, los dos conceptos siguientes se aplican al sistema estructural.
- Viga fuerte y columna débil.
- Sistema de pared en voladizo dúctil
Pasemos ahora al tema principal, el proceso de diseño sísmico de la UBC 1997.
Tipos de análisis sísmico
Existen esencialmente dos tipos de análisis sísmico.
Existe lo siguiente.
- Análisis estático
- Análisis dinámico.
Análisis estático
Aplicamos las cargas sísmicas como cargas estáticas a la estructura y realizamos análisis de carga estática.
El factor principal es que las fuerzas sísmicas se consideran estáticas.
En este método, calculamos el cortante base según los parámetros relevantes. Luego, el cortante de la base se distribuye a lo largo de la estructura según la masa y la altura.
Por ejemplo, consideremos un edificio de cuatro plantas. Utilizamos el método de masa caída para analizar la estructura en este método. La masa de cada piso se ve como una masa a la altura del piso. En consecuencia, la fuerza de impulso base se distribuye por todo el edificio.
Aunque las cargas se consideran estáticas, en el análisis se pueden tener en cuenta las cargas no lineales del material.
Análisis dinámico
En el análisis se tiene en cuenta el efecto dinámico de las cargas. El análisis tiene en cuenta no sólo la no linealidad del material, sino también la no linealidad de la carga.
Utilizamos dos métodos para el análisis dinámico.
- Análisis del espectro de respuesta.
- Análisis del curso del tiempo
Combinación de carga UBC 1997
Las combinaciones de carga del estado límite último (ULS) serán las siguientes.
- 1,4T
- 1.2D + 1.6L + 0.5 (L R o S)
- 1.2D + 1.6 (L R o S) + (f 1 L o 0.8W)
- 1.2T + 1.3B +f 1 L + 0.5 ( LR o S)
- 1,2 D + 1,0 E + (f 1 L + f 2 S)
- 0,9D ± (1,0E o 1,3W)
Se aplica lo siguiente: D – carga permanente, L – carga viva, Lr – carga viva en el techo, incluidas todas las reducciones permanentes, S – carga de nieve, W – carga de viento, E – carga sísmica.
F 1 = 1 para suelos en lugares de reunión públicos, cargas de tráfico superiores a 4,9 kN/m2 y para cargas de tráfico en garajes
De otra forma
F 1 = 0,5
F 2 = 0,7 para formas de techo (por ejemplo, techo en dientes de sierra) donde la nieve no cae de la estructura
F 2 = 0,2 para otras configuraciones de techo.
Nota: Para hormigón y mampostería, las combinaciones de carga consideradas se multiplican por 1,1 si la combinación de carga incluye fuerzas sísmicas.
Combinaciones de carga del estado límite de servicio ( SLS )
- D
- D + L + (L R o S)
- D+ (W o E/1.4)
- 0,9D±e/1,4
- D + 0,75(L + (L R o S) + (W o E /1,4))
Proyecto Terremoto UBC 97 – Método Estático
Al diseñar para cargas estáticas, se siguen los siguientes pasos.
- Calcule el cortante base utilizando los parámetros relevantes.
- Luego, distribuye la carga según la masa y altura de cada nivel.
- Entonces continuamos con el análisis. En este análisis podemos tener en cuenta la no linealidad de otros materiales para aprovecharlos al máximo.
- Además, el método estático es más sencillo que todos los demás métodos y fácil de usar.
Cálculo de la fuerza de empuje base.
Las siguientes ecuaciones se utilizan para calcular la fuerza cortante base en el proceso de diseño para el terremoto de la UBC de 1997.
Dependiendo del periodo de la estructura, necesitamos calcular los Ft que se aplicarán en la parte superior de la estructura.
El siguiente texto fue tomado de UBC 97 para explicar mejor el método de distribución de fuerza vertical.
Utilizando las ecuaciones 30-4 a 30-15, se puede calcular la fuerza estática del terremoto. Los parámetros necesarios para este cálculo se pueden encontrar en la tabla proporcionada en el código.
- Z – Factor de Zona Sísmica: Tabla 16-I
- I – Factor de Importancia Sísmica: Tabla 16-K
- R – Coeficiente de ductilidad: Tabla 16-N
- Ca – Coeficiente Sísmico: Tabla 16-Q
- Cv – Coeficiente sísmico: Tabla 16-R
- Na – Tabla de corte cercano 16-S
- Nv – fuerza cerca de la fuente Tabla 16-T
Analicemos algunos factores importantes en el diseño del terremoto de la UBC de 1997.
El artículo de ejemplo de diseño resistente a terremotos de la UBC de 1997. Para obtener más información sobre aspectos de diseño y métodos de cálculo, consulte.
Factor de zona sísmica – Z
Este es el factor que representa la fuerza de las aceleraciones del suelo.
Hay zonas de tamaño según UBC 97. Cada zona tiene una aceleración máxima del suelo diferente. También hay un mapa de zonificación de EE. UU.
Sin embargo, a la hora de planificar nuestro sitio, podemos ignorar el mapa y seleccionar la zona adecuada en función de la aceleración máxima del terreno para la que se debe diseñar la estructura.
La siguiente tabla enumera las zonas UBC-97 y los picos de aceleración del suelo correspondientes.
| Zona | z | Aceleración máxima del suelo |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0,075 | 0,075g |
| 2A | 0,15 | 0,15g |
| 2B | 0,2 | 0,2g |
| 3 | 0.3 | 0,3g |
| 4 | 0,4 | 0,4g |
Se podría enviar más información sobre zonas sísmicas, artículos de Wikipedia, zonas sísmicas .
Cambio de piso
Se debe limitar el desplazamiento de forjados para evitar daños a elementos no estructurales. Según UBC 97, se debe utilizar el siguiente procedimiento.
Δ S = Cambio responsivo a nivel de diseño.
Esto proviene del análisis estático y es el desplazamiento relativo al nivel que estamos considerando.
Δ M = Desplazamiento máximo de la reacción elástica
Esto se puede calcular usando la siguiente ecuación.
ΔM = 0,7RΔS
Los límites de desplazamiento del piso se clasifican según el período de construcción de la estructura.
Δ M ≤ 0,025 h para T < 0,7 segundos
Δ M ≤ 0,02 h para T ≥ 0,7 segundos
donde h es la altura desde el suelo
El artículo diferentes tipos de cargas laterales Para obtener más información sobre otros tipos de cargas laterales aplicables, consulte el artículo Sistemas de absorción de cargas laterales. Para obtener más información, puede consultar lo siguiente.
