Normas De Diseño sísmico: Latinoamerica

Normas de Diseño Sismo-resistente en América Latina : Limitaciones

Publicado por Fernando Arancibia Carvallo Etiquetas: Ingeniería Estructural

La actividad sísmica ha tenido una presencia constante en la vida de los pueblos latinoamericanos, lo que nos permite rastrearla a las épocas prehispánicas a través de los códices que han sobrevivido hasta nuestros días.

La región latinoamericana está formada por las placas tectónicas de Norteamérica, Cocos, el Caribe, Nazca y Sudamérica fig. 1). Estas placas, de material duro, se asientan sobre el material suave de la astenósfera y se mueven como cuerpos rígidos que flotan a la deriva. El movimiento relativo entre ellas es la causa de la gran actividad sísmica generada en sus bordes, en las costas latinoamericanas del Pacífico y en la cuenca del Caribe. Los sismos de 1985 en Chile y México son ejemplos de las enormes pérdidas humanas y económicas que con frecuencia produce este mecanismo. Adicionalmente, los sistemas de fallas localizados en el interior de las placas tectónicas generan también una actividad sísmica importante en Latinoamérica, como lo demuestran los recientes temblores ocurridos durante 1986 y 1987 en El Salvador y Ecuador respectivamente (fig. 2).

Figura 1. Placas tectónicas de América Latina

La importancia de la actividad sísmica en América Latina ha sido la causa de que la mayoría de los países que la integran hayan desarrollado normas de diseño sismorresistente, como una medida indispensable para la mitigación del riesgo sísmico. La intensa comunicación científica en el campo de la ingeniería sísmica, tanto a nivel internacional como dentro del ámbito latinoamericano, ha dado lugar a que la mayoría de estas normas respondan a un mismo esquema básico que será descrito en el resto de este trabajo. Con este propósito se revisaron la mayoría de las normas de diseño sismorresistente de América Latina, a través de las reí 2-9.

Figura 2. San Salvador con la ubicación de las fallas geológicas.

Filosofía de las Normas

La mayoría de las normas de diseño sismorresistente en América Latina tienen como objetivo fundamental el proporcionar los requerimientos mínimos para diseñar estructuras que: ante sismos menores no sufran daños; con sismos moderados los daños se limiten a los elementos no estructurales y ante sismos fuertes se evite el colapso.

Alcance

En general, las normas latinoamericanas son de aplicación nacional. Además, en su mayoría se limitan a las edificaciones de tipo urbano, aunque en muchas de ellas se incluyen recomendaciones específicas para cierto tipo de estructuras industriales o para la vivienda rural.

Riesgo Sísmico

• Regionalización sísmica: El análisis de la información sismológica existente, tanto en los catálogos sísmicos como en las fuentes históricas, junto con la información geológica disponible en cada país, permite elaborar mapas de regionalización sísmica (fig. en donde se divide al país en zonas de igual sismicidad. A cada zona corresponden parámetros específicos para la evaluación de las fuerzas sísmicas.

Figura 3. Zonificación sísmica de la República Dominicana.

• Clasificación de las estructuras: Para fines de evaluar las fuerzas sísmicas los edificios se clasifican de acuerdo con su uso y sus características estructurales.

En cuanto al uso, la mayoría de las normas distinguen a los edificios importantes, ya sea porque en ellos existan grandes concentraciones de personas, o porque su supervivencia resulte vital para responder a las situaciones de emergencia provocadas por los sismos. Conviene subrayar que los hospitales son un buen ejemplo, tanto de edificios con una gran densidad de uso, como de centros indispensables para la atención de las víctimas después de un sismo. En general, a los edificios importantes se les asigna un factor de sobrediseño que afecta directamente al cálculo de las fuerzas sísmicas.

Las características estructurales definen fundamentalmente el comportamiento inelástico de los edificios. Como se verá más adelante, un buen porcentaje de los reglamentos latinoamericanos proporciona coeficientes sísmicos y espectros de diseño que consideran el comportamiento inelástico de las estructuras, lo cual permite utilizar valores de diseño menores que los necesarios para mantenerse en el rango elástico. De aquí que sea necesario clasificar a las estructuras en función de las características que definen su capacidad para absorber energía en el rango inelástico. Esta clasificación permite asignar diferentes valores de los parámetros utilizados para el cálculo de las fuerzas sísmicas en cada caso. En aquellas normas en que se proporcionan coeficientes sísmicos o espectros de diseño elásticos, la clasificación de los edificios según sus características estructurales permite elegir el factor de reducción por comportamiento inelástico (factor de ductilidad) adecuado.

• Coeficiente sísmico: coeficiente sísmico define el porcentaje del peso total de la estructura que se debe considerar como cortante actuante en su base con fines de diseño. Para una región sísmica específica la mayoría de las normas proporcionan valores del coeficiente sísmico en función de las características estructurales, del uso del inmueble y del tipo de suelo. Los dos primeros factores se han descrito en los incisos anteriores, en cuanto al tipo de suelo, en general se distingue cuando menos entre suelos compresibles y suelos firmes. Los valores del coeficiente sísmico para suelos compresibles suelen ser mayores que para los firmes, ya que consideran la amplificación que sufren las ondas sísmicas en este tipo de suelos. En varios casos el coeficiente sísmico es también función del periodo fundamental de la estructura, por lo cual estos reglamentos proporcionan expresiones para su cálculo aproximado.

• Espectros de diseño: Para el análisis sísmico de estructuras utilizando modelos dinámicos se proporcionan espectros de diseño. Estos espectros son envolventes de los espectros de respuesta obtenidos para varios sismos en una cierta región y se deben calcular analizando con herramientas estadísticas la información disponible de manera que tiendan a garantizar una probabilidad reducida de excedencia. Los espectros de respuesta son gráficas de la máxima respuesta de sistemas de un grado de libertad con diferentes períodos, sujetos a la acción de un sismo determinado. Se suelen usar espectros de aceleración, que grafican períodos vs. aceleración en función de la aceleración de la gravedad, considerando un factor de amortiguamiento de 5% del valor critico. En general, los espectros de diseño se definen mediante una

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