AIS 180-13

101 Pages·2013·3.099 MB·Spanish

by  AIS

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
¡Í5 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica
Carrera 19A No. 84-14, Oficina 502 — Bogotá, Colombia
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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
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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 anclajes postinstalados 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 Aa y Fa en 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
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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
7.11 — 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
7.12 - 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
7.13 - TANQUES PARA GASES LICUADOS Y LÍQUIDOS REFRIGERADOS ..................................................................62
7.13.1 — Generalidades............................................................................................................................62
7.14 - 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 7-10 para 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 7 10 ..........................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
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B.2 - COMPARACION DE LOS ESPECTROS DE DISEÑO ............................................................................................79
Fig. B.2-1 — Espectro de aceleraciones de diseño del documento 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 7-10 DADO QUE SE TIENEN Aa y Av DE NSR-10......................81
Apéndice C - MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO EXPRESADOS EN
EL FORMATO DE ASCE 7-10 PARA COLOMBIA..........................................................................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 ASCE 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 ASCE 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 ASCE 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 ASCE 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 Comisión:
e ls Asoaaaón Colombiana de Ingeniaría Sísmica
Carreta 1SA N* 84-14 Oficina 502 . Bogotá, D. C COLOMBIA « Teléfono: 530-0826 « Fax: [phone]
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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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