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Análisis sísmico según Eurocode 8

ProtaStructure ahora puede calcular las cargas sísmicas de acuerdo con EuroCode 8.  Se han implementado los requisitos específicos de cada país para los siguientes Anexos Nacionales:




  1. MS EN 1998-1 : 2015 (Anexo Nacional de Malasia)

  2. SS EN 1998-1 : 2013 (Anexo Nacional de Singapur)


Vaya al cuadro de diálogo Análisis del Edificio > pestaña Preanálisis : 

  1. Haga clic en Centro de Ajustes > se mostrará la sección Código > Elija Código Sísmico   
  2. Haga clic en Parámetro Sísmico para acceder a los Parámetros Sísmicos y Ajustes
AN de Malasia 



AN de Singapur 

Información
Haga clic en el
i  ícono para obtener más información y orientación sobre el parámetro.


Asegúrese también de leer este artículo Carga Sísmica – Guía Básica. 

Parámetros



A continuación se explican las entradas clave en la pestaña “Parámetros” :




  1. Ángulo del Espectro : Es el ángulo de las fuerzas sísmicas aplicadas con respecto a la orientación de la estructura en planta; medido en sentido antihorario desde la horizontal global.  Por ejemplo, si un edificio rectangular se modela con un ángulo rotado, el ángulo del espectro debe cambiarse en consecuencia.




  1. Zona Sísmica:  


    1. AN de Singapur:  No aplica y, por lo tanto, está oculto

    2. AN de Malasia: el usuario debe seleccionar Zona y Ciudad o Pueblo >  Agr se actualizará automáticamente.




  1. Aceleración Máxima de Referencia del Suelo (Agr)  :  Valores predeterminados según el AN o la Ciudad seleccionada.  Este valor se puede cambiar. 



  1. Nivel de Ductilidad :  DCL / DCM / DCH  > El usuario debe elegir (para zona sísmica baja, elija DCL)



  1. Factor de Importancia :  El usuario debe seleccionar
  2. Factor de Comportamiento (q) y Factor de Sobrerresistencia (αu/α1) se obtienen automáticamente de las tablas del código sísmico.



  1. Coeficiente de Modo de Falla Predominante (kw) :  Factor asociado con el modo de falla predominante en sistemas estructurales con muros. Se fija automáticamente según el AN elegido.  









  1. Parámetros del Suelo: Las opciones disponibles dependerán del AN elegido. 


    1. Profundidad del Depósito de Suelo (aplicable solo al AN de Malasia): el usuario debe elegir

    2. Tipo de suelo : el usuario debe seleccionarlo y todos los demás campos, por ejemplo Tb, Tc, & Td, se actualizarán automáticamente.

Información
Nivel de ductilidad 



El EC8 establece límites superiores de las relaciones de compresión axial (fuerza axial normalizada) para muros & columnas dúctiles en DCM y DCH, pero no hay restricción para DCL.
Por ejemplo, en el diseño dúctil de muros de cortante en DCM y DCH, según EN 1998-1:2004, Cláusula 5.4.3.4.1(2) para DCM y Cláusula 5.5.3.4.1(2) para DCH, la fuerza axial de diseño normalizada no debe superar un porcentaje especificado de la capacidad axial teórica del hormigón (sin incluir la armadura), como se muestra a continuación:
Esto significa que solo se puede utilizar el 35% (DCH) & 40% (DCM) de la capacidad axial de los muros de cortante, considerando únicamente el área de hormigón e ignorando la armadura.
Para las columnas, los límites de la relación de carga axial son 0.65 para DCM y 0.55 para DCH, según lo especificado en EN 1998-1:2004, Cláusula 5.4.3.2.1(3) para DCM y 5.5.3.2.1(3) para DCH.
Esto hace que 
DCL sea la opción de diseño más práctica y eficiente para zonas de sismicidad baja  :


  1. EuroCode 8 no especifica un límite superior de PGA (aceleración máxima del suelo) para el uso de DCM, sino que establece un límite por debajo del cual las disposiciones de diseño sísmico pueden ignorarse en zonas de sismicidad baja, es decir, donde DCL puede adoptarse. 
  2. Los casos en que la aceleración de diseño del suelo no supera 0.10g pueden considerarse de sismicidad baja, lo que permite usar el método de diseño simplificado DCL. 
  3. La razón principal por la que el diseño DCL resulta más económico en zonas de sismicidad baja es que la reducción de la carga sísmica de diseño permitida para DCM & DCH es demasiado pequeña para compensar la drástica reducción en los límites de capacidad axial de columna & muro. 

  4. Además, para DCM & DCH existen requisitos de diseño & detallado adicionales, más rigurosos & exigentes, por ejemplo, requisitos mínimos de acero más altos. 
  5. En resumen, para zonas de sismicidad baja, DCL se recomienda, ya que es más práctico y económico. 

Factores cuasipermanentes 

Los coeficientes de carga cuasipermanente implementados para EuroCode son los siguientes:
  1. Coeficiente cuasipermanente para cargas vivas (Ψ2, Q)
  2. Coeficiente cuasipermanente para cargas vivas de techo (Ψ2, Qr)
  3. Coeficiente cuasipermanente para cargas de nieve (Ψ2, Qs)
Estos factores se pueden modificar en Centro de ajustes > Parámetro Determinado a Nivel Nacional (NDP) – como se muestra a continuación 



Estos factores se utilizan para los siguientes fines en ProtaStructure:
  1. Calcular la masa sísmica que se utilizará en el análisis sísmico.
  2. Crear combinaciones de carga para acciones sísmicas.

Cálculo de la masa sísmica

En el análisis sísmico, la masa asociada con las cargas permanentes debe combinarse con la asociada con las cargas variables.
Donde:
Gk,j        es el valor característico de la j-ésima carga permanente
Qk,i        es el valor característico de la i-ésima carga variable
g             es la aceleración debida a la gravedad
ΨE,i        es el factor de combinación de masa para la masa correspondiente a la i-ésima
acción variable para la situación
de diseño sísmico.

Para
edificios, ΨE,i  se deriva de la siguiente relación:

Ψ2,i  está asociado a los valores cuasi-permanentes
para cargas variables, según se indica en EC0, dependiendo de las categorías de las cargas.
ProtaStructure considera estos valores automáticamente según el
Anexo Nacional de Eurocódigo seleccionado.

φ tiene en cuenta la probabilidad de presencia simultánea de cargas variables durante el evento sísmico. Estos valores también se consideran automáticamente en ProtaStructure según el Anexo Nacional de Eurocódigo seleccionado.

Los factores de presencia simultánea Φ se pueden especificar para cada planta en ProtaStructure usando el comando Editar Planta (como se muestra a continuación).

Combinaciones Sísmicas

ProtaStructure usa las ecuaciones 6.10 y 9.10 para las combinaciones de ELU. Las combinaciones sísmicas se generan con la siguiente fórmula:

Donde:
Gk,j                       son
las cargas permanentes
P                           es la acción de
pretensado, cuando corresponda
AEd                       es
el valor de diseño de la acción sísmica. AEd incluye el factor de importancia γ1
Ψ2,i .Qk,i              es
el valor característico de la i-ésima carga variable

Análisis





A continuación se explican las entradas clave de la pestaña “Análisis”:




  1. Aplicar Excentricidad Accidental (5%) :  Marcar para aplicar



  1. Coeficiente de Amortiguamiento : entrada del usuario según el tipo de edificio. Por lo general, 0.05 (5%) para estructuras de hormigón y 0.02 (2%) para estructuras de acero. 



  1. Número de  Modos Horizontales :  entrada del usuario (valor recomendado = 15)
  2. Número de  Modos  Verticales :  entrada del usuario (valor recomendado = 15)




Notas

ProtaStructure verifica automáticamente el número de modos y emite una advertencia durante el análisis si la participación de masa acumulada no se cumple.





  1. Usar periodos definidos por el usuario en el análisis estático equivalente (Tx y Ty): El usuario decide e ingresa el valor 




  1. Uso o Tipo Estructural : el usuario debe seleccionar. 
  2. Límite de Deriva entre Plantas :  el usuario debe seleccionar. 

Irregularidad Estructural



A continuación se muestra la lista de verificaciones de irregularidades en la pestaña “Irregularidades Estructurales”:


Irregularidades en Planta



El siguiente criterio de regularidad en planta hace referencia a la Cláusula 4.2.3.2 de EN 1998-1 : 2004: 



  1. Distribución no simétrica de la rigidez en planta : el usuario debe evaluar y verificar si existe



  1. Distribución no simétrica de la masa en planta : el usuario debe evaluar y verificar si existe



  1. Forma de planta no compacta : el usuario debe evaluar y verificar si existe



  1. La relación de dimensiones en planta es mayor que 4 : El usuario debe evaluar y verificar si existe



  1. Planta torsionalmente flexible : El usuario debe evaluar y elegir la siguiente opción


    1. Detectar automáticamente según las derivas laterales (es decir, si las derivas laterales superan el límite, el modelo es torsionalmente flexible)

    2. Detectar automáticamente según los resultados de valores propios (es decir, si la torsión es el primer modo, el modelo es torsionalmente flexible)

    3. Definido por el usuario 

Irregularidades en elevación



Los siguientes criterios de regularidad en elevación hacen referencia a la Cláusula 4.2.3.3 de EN 1998-1 : 2004 : 




  1. Discontinuidad de los elementos resistentes a cargas verticales : el usuario debe evaluar y verificar si existe



  1. Distribución no uniforme de rigidez entre plantas (planta blanda) : detectado automáticamente o definido por el usuario



  1. Distribución no uniforme de masa entre plantas : detectado automáticamente o definido por el usuario



  1. Distribución no uniforme de resistencia entre plantas (planta débil) :  Detectado automáticamente o definido por el usuario



  1. Edificio con retranqueos : el usuario debe evaluar y verificar si existe

Información
Orientación sobre la regularidad estructural con referencia a la Cláusula 4.2.3 de EN1998-1-2004



La regularidad estructural afecta el modelo estructural, el método de análisis y el q (factor de comportamiento), como se muestra en la siguiente tabla :









Regularidad en planta :
 los criterios se indican en la Secc. 4.2.3.2 de EC8.



  1. Cuando el edificio es irregular en planta, se debe usar un modelo espacial (3D).

  2. La regularidad en planta puede mejorar el valor de q mediante el factor de sobrerresistencia : ver 5.2.2.2.(5) para edificios de hormigón, 6.3.2(3) para edificios de acero, y 7.3.2(3) para edificios mixtos de acero y hormigón.

  3. El factor de sobrerresistencia solo aplica para DCM y DCH (no para DCL). El programa ofrece valores recomendados por la norma para que el usuario elija. 



Regularidad en elevación
 : criterios indicados en la Secc. 4.2.3.3 de EC8



  1.  Cuando el edificio es irregular en elevación, se debe usar el análisis modal por espectro de respuesta (no el método estático equivalente / de fuerza lateral).

  2.  El programa advertirá al usuario si se incumple esta condición.



Si el modelo es
irregular en planta o en elevación
, el factor de comportamiento se multiplica automáticamente por
0.8 (reducido en un 20%), d
e acuerdo con la Cl 4.2.3.1 (7). 



Después de cualquier mejora o reducción, se usará un valor mínimo de q = 1.5 para todo tipo de edificio, de acuerdo con la Cl 5.2.2.2 Ecuación 5.1.

Ajustes



A continuación se explican los datos clave de la pestaña “Ajustes”:






Comprobaciones posteriores al análisis



  1. Comprobar deriva relativa entre plantas (Cl 4.4.3.2) :  Marque para realizar la comprobación. Esta es la comprobación de deriva sísmica (independiente de la comprobación habitual de deriva horizontal para viento / NHL)
  2. Usar límite de relación de deriva entre plantas definido por el usuario : el usuario debe decidir e introducir el valor



  1. Comprobar la altura del edificio :  el usuario debe decidir  



  1. Comprobar la interacción muro-pórtico : el usuario debe decidir 



  1. Comprobar el efecto de segundo orden : el usuario debe decidir. 
    1. Si está marcada, el programa comprobará y avisará si es necesario tener en cuenta los efectos de segundo orden conforme a la cláusula 4.4.2.2.  Esta comprobación se basa en la deriva entre plantas (desplazamiento lateral) del edificio. 
    2. Si se supera el límite, se mostrará el mensaje de advertencia "Dir 1 / 2 : debe aumentarse la rigidez del sistema portante de carga". 
    3. Para más detalles, consulte el Informe de comprobaciones posteriores al análisis: verificación del requisito de efectos de segundo orden
    4. Esto significa que el modelo debe evaluarse mediante un análisis de segundo orden.  ProtaStructure solo realiza análisis de primer orden y, por lo tanto, no tomará medidas adicionales.  El usuario debe decidir las acciones a seguir. 
    5. Para superar esta comprobación sin ejecutar el análisis de segundo orden, debe aumentarse la rigidez del modelo en la dirección especificada.  Esto puede lograrse mediante: 
      1. Aumentar el tamaño de las columnas y los muros
      2. Aumentar el número de columnas y muros.  Los muros en el perímetro del edificio, con el eje mayor alineado con la dirección más débil especificada, son los más eficaces.  Estos muros perimetrales también aumentarán la rigidez torsional y mejorarán la comprobación de irregularidad por flexibilidad torsional.
      3. Combinación de lo anterior. 
Comprobaciones de diseño posteriores al análisis




  1. Comprobar columna fuerte – viga débil :  el usuario debe decidir  



  1. Realizar la comprobación de cortante en el nudo :  el usuario debe decidir  



  1. Comprobar las dimensiones mínimas de los elementos : el usuario debe decidir



  1. Comprobar el vuelco del edificio : el usuario debe decidir
  2. Incluir sótanos en la comprobación de vuelco :  el usuario debe decidir. Nota: "N.º de sótanos rígidos" se define en el menú Editar planta. 



Análisis de espectro de respuesta



  1. Comprobar la participación de masa efectiva acumulada :  el usuario debe decidir



  1. Comparar los resultados de RSA con la carga estática equivalente : el usuario debe decidir 
  2. Usar el factor de escala de RSA definido por el usuario : el usuario debe decidir 



  1. Método de signos de resultados para RSA :  Use "Signos del modo dominante" o "Valor absoluto".  Consulte este artículo: Método de signos de resultados para el análisis de espectro de respuesta

Alerta
Las comprobaciones anteriores incluyen requisitos de otros códigos sísmicos, por ejemplo, UBC. Si la comprobación no está especificada en EC8 ni es pertinente para él, no se realizará, aunque esté marcada.  Recomendamos dejar simplemente todas las opciones marcadas. 

Notas importantes / Alcance / Limitaciones :



  1. Consulte “Informe de verificaciones posteriores al análisis” en la pestaña “Informes” para conocer los resultados del análisis sísmico y el cumplimiento de las cláusulas.



  1. En la pestaña Informes , haga clic en "Verificaciones de columna fuerte" & "Verificaciones de cortante en juntas" para realizar la verificación y generar el informe. 



  1. Los espectros elástico y de diseño se calculan automáticamente.



  1. La aplicabilidad del método estático equivalente se verifica automáticamente.



  1. Los factores de sobrerresistencia se aplican automáticamente a las fuerzas de diseño.



  1. Si el edificio tiene un sótano, se utiliza un enfoque de dos etapas para analizarlo. El sótano y la superestructura se analizan por separado en distintos casos de carga, y los resultados se combinan para el diseño. Todo esto se realiza automáticamente (no requiere intervención del usuario).



  1. Los resultados del análisis de sección fisurada y no fisurada pueden combinarse en la misma combinación de diseño (si se desea)



  1. Si el modelo es irregular en planta o en elevación, el factor de comportamiento se multiplica automáticamente por 0.8 (se reduce en un 20%) conforme a la cláusula 4.2.3.1 (7). 
  2. El programa verificará y advertirá si es necesario tener en cuenta los efectos de segundo orden conforme a la cláusula 4.4.2.2.  Sin embargo, el programa no realizará ninguna acción adicional. El usuario debe decidir la acción a seguir, por ejemplo, ejecutar un análisis P-delta. 
  3. El método CQC (Combinación Cuadrática Completa) se utiliza para combinar las respuestas modales. Este método es superior y preferible frente al SRSS, ya que el SRSS es un caso especial del CQC.
  4. ProtaStructure calculará automáticamente el desplazamiento de tracción y aplicará las envolventes de momento flector y cortante en el diseño de muros de cortante, según el procedimiento descrito en Eurocode 8 – 5.4.2.4.  Para más detalles, consulte: Eurocode 8 (código sísmico) – Envolvente de diseño de momento y cortante para muros de cortante

InformaciónLea este artículo Carga sísmica – Guía básica  sobre cómo generar la combinación de carga sísmica y verificar los resultados.