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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

RESUMEN ATC-19

CÁTEDRA : INGENIERIA ANTISISMICA

CATEDRÁTICO : ING.RONALD SANTANA TAPIA

ALUMNA : BALVIN PAUCAR LUCY

SEMESTRE : IX

RESUMEN DE ATC-19 FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESPUESTA

Ingeniería Civil

HUANCAYO

PERÚ

2015

INGENIERIA ANTISISMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

1. INTRODUCCION 1.1.- ANTECEDENTES

El diseño sísmico de edificios en los Estados Unidos está basado en el proporcionaniento del sistema de estructuras frente a acciones sísmicas a partir de un análisis lineal determinado utilizando fuerzas laterales. Los valores de fuerza lateral se prescriben en cualquiera de las dos tensiones admisibles o el nivel de resistencia. El concepto de un factor de modificación de respuesta fue formulado basado en la premisa bien detallada, que los miembros del sistema de estructuras podrían comportarse de manera dúctil y desarrollar fuerzas laterales por encima de las de diseño.El factor R representa la proporción de las fuerzas que podrían desarrollarse por debajo de lo especificado por el movimiento sobre el nivel del suelo si los elementos del sistema se comportarían completamente elástica, recomendando diseñar fuerzas en el nivel resistente. Se recomendó que las fuerzas sísmicas se calculen en las Disposiciones NEHRP dividiendo las fuerzas elásticas espectrales por un factor de modificación de respuesta, R. Los valores de R en el rango de 1,25 y 8.

1.2.- OBJETIVOS DEL INFORME

1. Para documentar la base de los valores asignados para R en los actuales códigos sísmicos en los Estados Unidos. 2. Para revisar el papel desempeñado por los factores R, en la práctica del diseño sísmico en los Estados Unidos. 3. Para describir cómo los factores de modificación de respuestas se utilizan en el diseño sísmico en otros países. 4. Para aumentar el estado actual de información sobre los factores R. 5. Para desarrollar un medio racional de la descomposición de R en componentes clave. 6. Para proponer un método para la evaluación de los componentes claves de R. 7. Para la investigación, recomendando necesariamente mejorar la responsabilidad de la construcción y el diseño ingenieril utilizando los factores R.

2. HISTORIA DE LOS FACTORES DE MODIFICACIÓN DE RESPUESTA

En 1957, El comité de la Asociación de Ingenieros Estructurales de California (SEAOC) comenzó a desarrollar un código sísmico para California. Este esfuerzo dio como resultado la SEAOC Requerimientos Recomendados para fuerzas laterales. Los requisitos de diseño sísmico en el Libro Azul 1959 fueron mucho mejor que el código sísmico anterior de los Estados Unidos.Por primera vez el cálculo del diseño mínimo de la cortante basal, La ecuación de cortante en la base será.



Dónde: W es la carga muerta total. K es un factor de fuerza horizontal (el antecesor de R y RW), toma valores de 1.33 para un edificio de muro de carga, 0.80 para los sistemas duales, 0.67 para pórticos rígidos, y 1.00 para otros tipos.

C es una función del período fundamental de la construcción y se calculó de la siguiente manera.

Dónde: T es el período fundamental de vibración en la dirección de estudio.

La zonificación sísmica se consideró a través de la utilización de un factor Z, que se estableció en 1.0 en la zona 3, 0.50 en la zona 2, y de 0.25 en la zona 1. El mínimo cortante en la base de diseño en el 1961 la UBC se calculó como:

DESARROLLO DEL FACTOR REl desarrollo de los Factores de modificación de respuesta (R), se remonta al factor de fuerza horizontal y se desarrolló por primera vez en ATC-3-06 (ATC, 1978), La publicación de este se define un punto de referencia en la ingeniería sísmica en los Estados Unidos.

Respecto a los factores de modificación R de respuesta, el ATC-3-06 señaló que: 1. Los factores R tienen la intención de reducir los valores de la fuerza de diseño que se evidencia sobre la base de la evaluación de riesgos, la economía y el comportamiento no lineal. 2. El fin de desarrollar factor R que se podrían utilizar para reducir la espera de movimientos del suelo presentándose en forma de espectros de respuesta elástica que reducen los niveles de diseño. El resultado final fue que el factor R fue inversamente proporcionales al factor k.

Aa, es la aceleración máxima efectiva del movimiento del suelo de diseño.Para las estructuras, el período fundamental de construcción fue calculado.

Av, es la velocidad máxima efectiva, S es un coeficiente del perfil del suelo y T es el período fundamental del edificio.Los valores de R que se seleccionaron para su inclusión en ATC-3-06 representan la opinión consensuada de los expertos que participaron en este esfuerzo para su desarrollo. El máximo valor de R se determinó igualando el Vw calculado para el esfuerzo de diseño permitido por la UBC de 1976, equivalente a la de 1974 Libro Azul.



Utilizando la expresión para Vw tal como se especifica en la UBC de 1976 se tiene que:

I es un factor de importancia, K es un factor de fuerza horizontal, C define la forma espectral (1(15√𝑇)⁄), y Si es un coeficiente de sitio.

Valor máximo de R es ocho, para otros sistemas estructurales fueron generalmente asignados a partir de la ecuación 2-10.

DESARROLLO DE FACTOR Rw

Similar a R, Rw es inversamente proporcional a K. La relación entre los valores de K en el 1985 la UBC y los valores de Rw en el 1988 la UBC se puede demostrar cómo sigue. Para calcular la cortante basal de diseño en el nivel de esfuerzo permitido (VD) es:

El valor máximo de C se establece como igual a 0.12; el valor máximo de CS se ha fijado en 0.14. K es un coeficiente numérico que se refiere al factor de fuerza horizontal.El libro de azul utiliza una ecuación alternativa para calcular VD:

Y Donde S es un coeficiente de sitio y T es el período fundamental de vibración.Relación entre Rw y R.



COMPARACIÓN DE K, R y Rw

Los factores de R tabulados en ATC-3-06 son los mismos que de la NEHRP de 1991. A excepción incluye un aumento del valor de R en las disposiciones de NEHRP para pórticos espaciados especiales de concreto resistentes a momentos. Los valores asignados a Rw en la UBC de 1994 son los mismos que en el libro azul de 1988.

3. USO DE FACTORES DE MODIFICACIÓN DE RESPUESTA

Factores R, o sus equivalentes, se utilizan para el diseño sísmico de edificios en Europa, Japón, México y otros países, y para el diseño sísmico de puentes en los Estados Unidos.

EL USO DEL R DESCOMPONE EN FACTORES EQUIVALENTES PARA DISEÑO DE PUENTE

El 6 reporte de ATC recomienda valores diferentes del R para formular elementos y conexiones; los valores para el R ser más pequeño para conexiones para promover plástico engoznando en los elementos de construcción y para excluir comportamiento inflexible en las conexiones.

4. COMPONENTES DEL FACTOR DE RESPUESTA MODIFICADO

Nehrp Provisions (BSSC, 1988) define al factor R como una modificación de respuesta empírica intencionado para contar por ambos membranas y ductilidad incrementa en un sistema estructural de desplazamientos suficientemente grande para hacer UN máximo desplazamiento del sistema. Los componentes del factor R pueden ser definidos de diferentes maneras, cada uno depende del nivel de función bajo las consideraciones en este reporte, la seguridad de vida, como nivel de función es considerado explícitamente.



IMPACTO DEL FACTOR R DE DISEÑO

Los parámetros que influyen en la respuesta de un sistema de un grado de libertad (SDOF), los cuales ilustran un solo historial de momento de pórtico con columnas sin masa , el piso masa m es conectado a la tierra por dos columnas elásticas de rigidez lateral combinada k el coeficiente de amortiguamiento C es introducido por un pequeño conector al piso a la tierra, es la translación horizontal con respecto a la tierra la fuerza inercial desarrollada por la masa del piso durante la vibración del terremoto, es una función de las propiedades del sistema de grados de libertad (SDOF) “m, k y c” y las características del movimiento del terremoto en la tierra.El diseño sísmico es claramente visto y comparado con ecuaciones de diseño en el corte basal por respuesta inelástica.

FUERZA - RESPUESTA DE DESPLAZAMIENTO DE EDIFICIOS

La capacidad de un marco de edificio para ser desplazado más allá del límite elástico, oponiéndose a la fuerza significativa y absorbiendo la energía por el comportamiento inelástico, es la ductilidad. La ductilidad de desplazamiento es definida como la diferencia entre Δ𝑚 y Δ𝑦. La ductilidad de desplazamiento máxima es la diferencia entre la Δ𝑢 y Δ𝑦. La proporción de ductilidad de desplazamiento generalmente es definida como la proporción de Δ𝑚 a Δ𝑦 a saber:

Donde Δ𝑚 es siempre mayor que fracasos Δ𝑦 Frágiles son caracterizados por la ductilidad insignificante.La relación de desplazamiento de fuerza para un edificio puede ser determinada experimentalmente o analíticamente. La evaluación experimental es difícil, sumamente costosa, y por lo tanto rara. El software de análisis de elemento no lineal finito es un instrumento rentable analítico usado por académicos y profesionales de diseño para considerar relaciones de desplazamiento de fuerza para el edificio.

EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE RELACIONES DE DESPLAZAMIENTO DE FUERZA

Las relaciones de desplazamiento por la fuerza cortante en la azotea fueron establecidas usando datos adquiridos de las pruebas de dos pórticos de acero reforzados conforme al código; un concéntricamente reforzado y un excéntricamente reforzado. Las curvas de desplazamiento de fuerza fueron desarrolladas por trazando el desplazamiento de azotea en aquel tiempo



correspondiente a la fuerza transversal máxima baja para cada simulación de terremoto y cada modelo.Usando estos datos, Berkeley propuso de dividir la R en tres factores que representan la fuerza de reserva de forma de contribuciones, la ductilidad, y la humectación viscosa, así:

Rs es el factor de fuerza, la 𝑅𝜇 es el factor de ductilidad, y 𝑅𝜀 es el factor que se debilita.

FACTOR DE FUERZA

En general, los miembros están diseñados con la capacidad igual o superior a su carga de diseño. En algunos casos, la geometría o las disposiciones del código de otros detalles dictarán miembros de mayor tamaño y por lo tanto mayor capacidad que los que se basaron únicamente en la conformidad con las disposiciones de tensión y fuerza. El factor de resistencia probablemente dependerá de muchos parámetros, no inmediatamente obvias para los profesionales de diseño. Un método para evaluar la fuerza de reserva de un edificio es de la siguiente manera. Muestra los valores de Rs calculado por diferentes investigadores también están incluidos.

EVALUACIÓN DE LOS FACTORES DE POTENCIAEl procedimiento utilizado para estimar la fuerza de un edificio es sencillo, pero requiere que el analista seleccione un estado límite de respuesta. Los pasos en el procedimiento son los siguientes:

1. Usando el análisis estático no lineal, la construcción de la base de escuchar la relación de desplazamiento del techo para el edificio. 2. En el desplazamiento del techo correspondiente al estado límite de respuesta, el cálculo de la base de la fuerza cortante Vo en el edificio. La fuerza de reserva de la construcción es igual a la diferencia entre el cortante en la base de diseño (Vd) y Vo. 3. Calcular el factor de la fuerza con la siguiente expresión:

LAS ESTIMACIONES DE FACTORES DE FUERZALa dispersión en los valores reportados para el factor de resistencia es importante y demasiado grande para ser de mucha utilidad para el diseño de la comunidad profesional. Es evidente que la coordinación y estudios sistemáticos son necesarios para desarrollar factores de la fuerza de la fiabilidad suficiente para ser incluidos en los códigos de diseño sísmico. Estos estudios deben llevarse a cabo a nivel nacional para abordar eficazmente las cuestiones señaladas anteriormente en esta sección.



FACTOR DE DUCTILIDADLos parámetros de respuesta sísmica de la capacidad de desplazamiento, la ductilidad, y la relación de ductilidad están estrechamente relacionados entre sí, pero a menudo de forma confusa. El coeficiente de ductilidad (μ) se calcula en el sistema, la historia, y los niveles de elemento. En el sistema y niveles de la historia, la relación entre la ductilidad se expresa normalmente en términos de la relación de la ductilidad de desplazamiento. En el nivel de elemento, relación de ductilidad puede expresarse en términos de la relación de deformación ductilidad, razón ductilidad de curvatura, y la relación de la ductilidad de rotación.

FACTOR DE REDUNDANCIAA pesar de la redundancia es alentado por la fuerza-resistencia lateral de los sistemas diseñados en los Estados Unidos, la tendencia en California en los últimos años ha sido la construcción de sistemas de elaboración sísmica compuesta de sólo un pequeño número de líneas verticales de la elaboración sísmica, es decir, la elaboración de sistemas con redundancia mínima. Esta tendencia en California es probablemente el resultado de la mala comprensión por los ingenieros de terremotos de la importante función desempeñada por los despidos en la respuesta de los sistemas de elaboración sísmica de terremotos fuertes temblores.

FACTOR DE AMORTIGUAMIENTOTérmino general utilizado para caracterizar la disipación de energía en un marco de construcción, con independencia de si la energía se disipa por el comportamiento de histéresis o por amortiguamiento viscoso. El uso de equivalente de cinco por ciento de amortiguamiento viscoso es razonable - los valores de amortiguamiento viscoso equivalente que oscila entre el cinco por ciento (marcos de acero) y siete por ciento (muros de corte) (ATC, 1974), y cinco por ciento (marcos de acero) y (muros de corte) ocho por ciento (DOD, 1986), han sido reportados.

LA EVALUACIÓN SISTEMÁTICA DE LOS FACTORES RLos factores de respuesta modificación desempeñan un papel importante, pero controversial, en el proceso de diseño sísmico en los Estados Unidos.



El valor asignado a R. A pesar de la profunda influencia de-R en el proceso de diseño sísmico, y en ultimadamente en el comportamiento sísmico de los edificios en los Estados Unidos, no existe base técnica sólida para los valores de R tabulados en los códigos de diseño sísmico en los Estados Unidos. Hay una necesidad evidente y urgente de desarrollar una base racional técnica de los factores R si otro procedimiento equivalente que la fuerza lateral de diseño se deberán mantener para el diseño sísmico.

FIABILIDAD DE LOS VALORES DE REs muy importante que los valores revisados para R y los valores de la fuerza exponente, la ductilidad, la redundancia y los factores deben ser fiables, en el sentido de que los edificios diseñados con estos factores deben cumplir con el nivel de rendimiento asumido en el terremoto de diseño. Los valores de los factores de resistencia y ductilidad debe ser evaluada utilizando una metodología consistente. También es importante que un número suficiente y los diferentes tipos de edificios se analicen para permitir la evaluación estadística y la interpretación de las respuestas.

Los valores asignados a R y sus factores de componentes deben tender a proporcionar un nivel uniforme de riesgo para todos los sistemas de elaboración o un nivel de riesgo que es cada vez menos que un umbral aún a ser determinado.

EVALUACIÓN DE FUERZAS ESTRUCTURALES Y DUCTIBILIDADEste tipo de análisis puede estimar la máxima fuerza y capacidad de deformación de la estructura. Identifica potenciales debilidades y/o pisos blandos en la estructura, e identifica elementos estructurales mal proporcionados que dan lugar a excesivas deformaciones a nivel del elemento.



Análisis estático no linealLos dos métodos comunes de análisis no lineal son análisis estático no lineal y análisis no lineal tiempo-historia. Ambos son métodos de análisis, una armadura es modelada y analizada por una unión de elementos y componentes. La capacidad de datos de cualquiera de los dos procedimientos de análisis incluye demandas de fuerza y deformación en elementos y componentes.El análisis estático no lineal es menos demandado en un sentido computacional que el análisis no lineal tiempo-historia, pero más riguroso que el método de análisis lineal.En el análisis estático no lineal el incremento de fuerzas inerciales (o desplazamientos) son sometidos al modelo matemático de una estructura. El análisis termina una vez alcanzado el desplazamiento requerido, a menudo después de 50 pasos.

El análisis no lineal estático está integrado dentro de cuatro pasos el procedimiento no lineal estático es el siguiente: 1. Desarrollar el modelo matemático de la estructura en dos o tres dimensiones. 2. Asignar las cargas gravitacionales, y luego aplicar las cargas laterales estáticas (o desplazamientos) en modelos aproximadamente capturan las fuerzas relativas inerciales desarrolladas en sitios de bastante masa. 3. Activar la estructura usando las cargas modelos del paso 2 para grandes desplazamientos que está asociado con el desplazamiento esperado, el desplazamiento del nudo elegido supera el desplazamiento esperado. 4. calcular las fuerzas y deformaciones en cada uno de los elementos para el nivel de desplazamiento que corresponde al desplazamiento esperado.

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