ESPECTROS SÍSMICOS DE RIESGO UNIFORME PARA VERIFICAR DESEMPEÑO ESTRUCTURAL EN PAISES SUDAMERICANOS. Se presenta una propuesta para encontrar formas espectrales para los sismos, como frecuente, ocasional, raro y muy raro, para Venezuela, Colombia, Ecuador, Perú, Chile y Argentina. Las normativas sísmicas vigentes al 2003 en los países mencionados establecen el espectro de diseño para el sismo raro que tiene 10% de probabilidad de excedencia en 50 años. En la Norma de Colombia también se ha definido el espectro para el umbral de daño que tiene una probabilidad del 80% de ser excedido en 15 años. En base al espectro para el sismo raro se propone obtener formas espectrales para los tres restantes niveles de diseño sísmico: frecuente, 50% de probabilidad de excedencia en 30 años; ocasional, 50% de probabilidad de excedencia en 50 años; y muy raro, 10% de probabilidad de excedencia en 100 años. 1. INTRODUCCIÓN Los Estados Unidos de Norte América es uno de los países con mayor conocimiento es construcciones sismo resistentes; sin embargo, dos sismos recientes de magnitud moderada, como el de Loma Prieta de 1989, con una magnitud de 7.1, y el de Northridge de 1994, con una magnitud de 6.7, dejaron ocho mil millones y cuarenta mil millones de dólares en pérdida, respectivamente. El número de muertos en el sismo de Loma Prieta fue de 63 y 51 en el sismo de Northridge.
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Espectros Sísmicos de Riesgo Uniforme Para Verificar Desempeño Estructural en Paises Sudamericanos
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ESPECTROS SÍSMICOS DE RIESGO UNIFORME PARA VERIFICAR
DESEMPEÑO ESTRUCTURAL EN PAISES SUDAMERICANOS.
Se presenta una propuesta para encontrar formas espectrales para los sismos,
como frecuente, ocasional, raro y muy raro, para Venezuela, Colombia,
Ecuador, Perú, Chile y Argentina. Las normativas sísmicas vigentes al 2003 en
los países mencionados establecen el espectro de diseño para el sismo raro
que tiene 10% de probabilidad de excedencia en 50 años. En la Norma de
Colombia también se ha definido el espectro para el umbral de daño que tiene
una probabilidad del 80% de ser excedido en 15 años. En base al espectro
para el sismo raro se propone obtener formas espectrales para los tres
restantes niveles de diseño sísmico: frecuente, 50% de probabilidad de
excedencia en 30 años; ocasional, 50% de probabilidad de excedencia en 50
años; y muy raro, 10% de probabilidad de excedencia en 100 años.
1. INTRODUCCIÓN
Los Estados Unidos de Norte América es uno de los países con mayor
conocimiento es construcciones sismo resistentes; sin embargo, dos sismos
recientes de magnitud moderada, como el de Loma Prieta de 1989, con una
magnitud de 7.1, y el de Northridge de 1994, con una magnitud de 6.7, dejaron
ocho mil millones y cuarenta mil millones de dólares en pérdida,
respectivamente. El número de muertos en el sismo de Loma Prieta fue de 63 y
51 en el sismo de Northridge.
En la nueva filosofía se da mayor importancia al diseño por desempeño que al
diseño por resistencia, ya que este último por sí solo no garantiza un adecuado
comportamiento de la edificación ante sismos menores. En la forma de diseño
tradicional se garantiza que el edificio no va a colapsar ante un sismo mayor y
se entiende que ante sismos menores la estructura va a responder en el rango
elástico o con ligero daño ante sismos moderados. Todos los controles que se
realizan en el diseño están orientados exclusivamente al sismo mayor.
En el diseño sísmico por desempeño lo que se desea es conocer los
desplazamientos laterales, derivas de piso y el comportamiento de cada uno de
los elementos, ante sismos de pequeña magnitud que se van a repetir varias
veces durante la vida de la estructura, sismos de mayor magnitud y sismos
más fuertes en los cuales la probabilidad de ocurrencia es menor. Es necesario
conocer su desempeño en términos de índices de daño a nivel local y global de
la edificación, conocer las pérdidas económicas que se van a generar tanto a
nivel estructural como no estructural y ver si son tolerables. En definitiva se
pretende optimizar el diseño estructural, se pretende conocer más sobre el
comportamiento de la estructura ante diferentes acciones sísmicas, lo que no
está suficientemente claro es la variable que mejor define el nivel de
desempeño, como el desplazamiento lateral máximo en el tope del edificio, la
ductilidad, la deriva de piso, la energía disipada, los índices de daño, etc.
TABLA 1. Sismos recomendados.
Sismo Vida
Útil T
Probabilidad
de Excedencia
P*
Período
medio de
Retorno, tr
Tasa Anual de
excedencia, p1
Frecuente 30
años
50% 43 años 0.02310
Ocasional 50
años
50% 72 años 0.01386
Raro 50
años
10% 475 años 0.00211
Muy raro 100
años
10% 970 años 0.00105
En Ecuador, se han generado sismos de mayor magnitud y formas espectrales;
las mismas que constan en el Código Ecuatoriano de la Construcción, CEC-
2000. Se sabe que conforme se tenga una mayor información sísmica se
actualizarán los mapas de peligro sísmico y la forma de los espectros, pero
esto demanda su tiempo.
En la tabla 1, la tasa anual de excedencia p1 se obtiene en función de la
probabilidad de excedencia P*, durante la vida útil t, mediante la ecuación del
modelo de Poisson, que se indica a continuación
p1 = 1-(1-P*)1/t
El período medio de retorno tr, se determina mediante la inversa de p1. Ante el
sismo frecuente, la estructura debe comportarse elásticamente, en
consecuencia el coeficiente de amortiguamiento referido al crítico para
estructuras de hormigón armado será del 2%. Este coeficiente para el sismo
ocasional, en que se espera daño en los elementos no estructurales estará
alrededor del 3%. Para el sismo raro, todas las normativas sísmicas presentan
el espectro elástico asociado a un 5%; finalmente para el sismo muy raro el
coeficiente de amortiguamiento es mayor, dependiendo de la demanda de
ductilidad de la estructura y de la energía disipada, fundamentalmente.
Se debe considerar que los períodos de retorno son para edificios, para otro
tipo de estructuras como presas no son aplicables, estos períodos fueron
obtenidos en base a la sismicidad de los U.S.A., es muy probable que los
períodos de retorno para los Países Latinoamericanos sean diferentes, en que
se presentan formas espectrales para varios países de Sur América