Revista de Ingeniera Ssmica
ISSN: 0185-092X
[email protected]
Sociedad Mexicana de Ingeniera Ssmica
Mxico
Tena Colunga, Arturo; Cano Licona, Jess; Lpez Blancas, Arturo; Prez Osornio, Miguel ngel
REVISIN Y ACTUALIZACIN DEL MTODO SIMPLIFICADO DE ANLISIS DE ESTRUCTURAS
DE MAMPOSTERA DE LOS REGLAMENTOS DE DISEO SSMICO DE MXICO
Revista de Ingeniera Ssmica, nm. 82, 2010, pp. 1-34
Sociedad Mexicana de Ingeniera Ssmica
Distrito Federal, Mxico
Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=61813415002
Cmo citar el artculo
Nmero completo
Ms informacin del artculo
Pgina de la revista en redalyc.org
Sistema de Informacin Cientfica
Red de Revistas Cientficas de Amrica Latina, el Caribe, Espaa y Portugal
Proyecto acadmico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto
http://www.redalyc.org/revista.oa?id=618http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=61813415002http://www.redalyc.org/comocitar.oa?id=61813415002http://www.redalyc.org/fasciculo.oa?id=618&numero=13415http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=61813415002http://www.redalyc.org/revista.oa?id=618http://www.redalyc.org
Revista de Ingeniera Ssmica No. 82 1-34 (2010)
1
REVISIN Y ACTUALIZACIN DEL MTODO SIMPLIFICADO DE
ANLISIS DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERA DE LOS REGLAMENTOS DE DISEO SSMICO DE MXICO
Arturo Tena Colunga (1), Jess Cano Licona (2), Arturo Lpez Blancas (3) y Miguel ngel Prez Osornio (4)
RESUMEN
El mtodo simplificado, muy utilizado en anlisis y diseo ssmico de estructuras de mampostera, se basa en la distribucin de fuerzas laterales en estructuras simtricas con diafragmas rgidos. En este artculo se presentan los aspectos ms relevantes de las investigaciones realizadas para revisar a fondo las disposiciones del mtodo simplificado y que han permitirlo actualizarlo, proporcionando con base en extensos estudios paramtricos, factores de rea efectiva actualizados para tres distintos niveles de desempeo estructural, as como los respectivos valores lmite de la excentricidad esttica en planta (es) para su aplicacin. Estas propuestas ya se incorporan en el mtodo simplificado del captulo de diseo por sismo del nuevo Manual de Obras Civiles de Comisin Federal de Electricidad (MOC-2008).
Palabras clave: mampostera confinada, excentricidad esttica lmite, torsin, desempeo estructural, mtodo simplificado de anlisis ssmico.
ABSTRACT
The simplified method for the seismic analysis (SMSA) and design for low-rise masonry structures with rigid diaphragms allowed by Mexican Building Codes is frequently used in the design practice of Mexico. In this paper, the most relevant aspect of a comprehensive research study devoted to do an in-depth review of the SMSA is presented. This research has allowed updating the SMSA. Based on extensive parametric studies, effective shear area factors (FAE) originally proposed in the SMSA are modified to improve the estimates of shear forces using this method. New FAE are proposed for three different performance levels for the structure, as well as their corresponding limit for a computed static torsional eccentricity in plan (es). This updated version of the SMSA is already included in the seismic recommendation of the new Manual of Civil Structures (MOC-2008), a model seismic code of Mexico.
Artculo recibido el 1 de mayo de 2009 y aprobado para su publicacin el 18 de enero de 2010. Se aceptarn comentarios y/o discusiones hasta cinco meses despus de su publicacin. 1 Profesor, Departamento de Materiales, Universidad Autnoma Metropolitana Azcapotzalco, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa Tamaulipas, 02200 Mxico, DF, e-mail: [email protected] 2 Proyectista, Alonso y Asociados Proyecto Estructural, Carretera Federal Mxico Toluca 1725-C5, Col. Lomas de Palo Alto, CP 05110 Mxico, DF, e-mail: [email protected] 3 Proyectista, Gerencia Tcnica, INPRESA, Calzada Desierto de los Leones 4073, 01060 Mxico, D.F, e-mail: [email protected] 4 Proyectista, Grupo GEO, Mxico, DF, e-mail: [email protected]
Arturo Tena Colunga, Jess Cano Licona, Arturo Lpez Blancas y Miguel ngel Prez Osornio
2
Keywords: confined masonry, static eccentricity, torsion, structural performance, simplified method of seismic analysis.
INTRODUCCIN
El mtodo simplificado de anlisis y diseo fue originalmente propuesto en 1977 en las Normas Tcnicas Complementarias de Estructuras de Mampostera (NTCM-77 1977) y para Diseo por Sismo (NTCS-77 1977) del Reglamento para Construcciones del Distrito Federal (RCDF-76). Desde ese entonces, el mtodo simplificado ha sido la base para el anlisis y diseo de estructuras de mampostera, ya que permite realizar su anlisis y diseo de forma rpida y aproximada.
De acuerdo con las Normas Tcnicas para Diseo por Sismo (NTCS) desde 1977, al aplicar el
mtodo simplificado de anlisis se har caso omiso de los desplazamientos horizontales, torsiones y momentos de volteo, y se verificar nicamente que en cada piso la suma de las resistencias al corte de los muros de carga, en la direccin que se considera la aceleracin, sea cuando menos igual a la fuerza cortante que obre en dicho piso.
De lo establecido en las NTCS se puede concluir que el mtodo simplificado de anlisis se basa en
la distribucin de fuerzas laterales en estructuras con diafragmas rgidos (por ejemplo, Tena 2007) y donde la distribucin de las rigideces laterales de sus elementos resistentes es totalmente simtrica y la carga lateral se aplica en una sola direccin, como se ilustra esquemticamente en la figura 1. Bajo esta hiptesis, existen dos aspectos que se desprecian de manera importante y que son los efectos de torsin y los efectos bidireccionales. De hecho, el mtodo simplificado de anlisis desprecia la flexibilidad del diafragma, los efectos de torsin, los efectos bidireccionales, los momentos de volteo y los desplazamientos horizontales.
Muro 3 Muro 2 Muro 1
Carga lateral en el nivel i
k1i k2i k3i
V =fL
Sistema equivalente
Lf
D i
D ii
Figura 1. Distribucin de fuerzas laterales en planta segn el mtodo simplificado
Con respecto a la posibilidad de flexibilidad del diafragma, la restriccin en la relacin de aspecto
de la planta de la estructura parece acotar razonablemente esta condicin con respecto a lo que se ha observado en algunos estudios paramtricos disponibles en la literatura para sistemas de piso de concreto reforzado con base en losas macizas o perimetralmente apoyadas. Recientemente, esta condicin se revis tambin para estructuras de mampostera que cumplen con el mtodo simplificado y donde se usan
Revisin y actualizacin del mtodo simplificado de anlisis de estructuras de mampostera de los reglamentos de
3
sistemas de piso de vigueta y bovedilla, as como losas planas aligeradas con bloques de espuma de poliestireno (Corts 2009, Tena y Corts 2009).
En cuanto a los momentos de volteo, la restriccin en la relacin de esbeltez de la estructura
tambin parece acotar razonablemente esta condicin conforme a lo que se ha observado en algunos estudios paramtricos disponibles en la literatura (por ejemplo, Taranath 1988, Bazn y Meli 1998). Con respecto a los efectos bidireccionales, stos pueden tomarse indirectamente con los coeficientes ssmicos reducidos que se establecen en las tablas respectivas de las NTCS y del Manual de Obras Civiles para estructuras del grupo B.
Al emplearse el mtodo simplificado principalmente en estructuras rgidas con base en muros, el
obviar el clculo de desplazamientos horizontales parece razonable, aunque no estara de ms proponer un procedimiento aproximado para su clculo en funcin de las rigideces de entrepiso aproximadas que se pueden calcular a partir del mismo mtodo simplificado y compararlas con lmites de distorsin congruentes con el sistema estructural y material que se utilice.
Sin embargo, de todos los efectos que se desprecian, era la torsin la que no se acotaba de manera
ingenieril en las versiones de las NTCS y NTCM de 1977 a 1995, ya que segn el texto de dichas normas, bastaba con que la distribucin de muros en planta fuera sensiblemente simtrica con respecto a dos ejes ortogonales. Resultaba inadecuado y un poco imprudente que las NTCS y las NTCM utilizaran un trmino tan subjetivo como la palabra sensiblemente para establecer una limitante en la aplicacin del mtodo simplificado de anlisis. El primer autor propuso desde ese entonces que sera ms razonable establecer un lmite en funcin de un parmetro ingenieril que pudiera estimarse fcilmente, como la excentricidad esttica calculada en planta (es).
Uno de los cambios importantes en las NTCS-2004 (2004) y las NTCM-2004 (2004) es que ya se
ha puesto una restriccin para la respuesta torsional, de manera que actualmente es se limita a un diez por ciento de la dimensin en planta del entrepiso medida paralelamente a dicha excentricidad. Este lmite tambin lo establecen las Normas Tcnicas Complementarias por Sismo (NTCS-2004) para considerar a una estructura como regular, de acuerdo con el requisito 10 de su Apartado 6. Adems, en las NTCM-2004 se propone un mtodo aproximado para el clculo de es.
La propuesta del valor lmite de es de las NTCS-2004 y NTCM-2004 tiene justificacin en que el
mtodo simplificado debe permitirse exclusivamente en estructuras que cumplan cabalmente con las condiciones de regularidad del Apartado 6 las NTCS-2004. De hecho, no existan estudios especficos que permitieran definir cul deba ser el valor lmite de la excentricidad torsional calculada estticamente (es) para poder utilizar el mtodo simplificado de anlis
