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NORMA CHILENA OFICIAL NCh433.Of96

I N S T I T U T O N A C I O N A L D E N O R M A L I Z A C I O N ! I N N - C H I L E

Diseo ssmico de edificios

Earthquake resistant design o f buildings

Primera edicin : 1996Reimpresin : 1999

Descriptores: diseo est ruc tural, d iseo ssm ico, clcu lo est ruc tural, ed if ic ios, est ruct uras,

zonas ssmicas, Ch ile, clasif icac in, anlisis, f undaciones, ensayos, requisit os

CIN 91.080

COPYRIGHT 1997 : INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION - INN * Prohibida reproducc in y venta *Direccin : Matas Cousio N 64, 6 Piso, Santiago, ChileCasilla : 995 Sant iago 1 - ChileTelfonos : + (56 2) 441 0330 Centro de Documentacin y Venta de Normas (5 Piso) : + (56 2) 441 0425

Telefax : + (56 2) 441 0427 Centro de Documentacin y Venta de Normas (5 Piso) : + (56 2) 441 0429Web : w ww.inn.clMiembro de : ISO (International Organization for Standardization) COPANT (Comisin Panamericana de Normas Tcnicas)

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NCh433

I

INDICE

Pgina

Prembulo III

1 Alcance 1

2 Referencias 1

3 Terminologa y simbologa 2

3.1 Terminologa 2

3.2 Simbologa 3

4 Disposiciones de aplicacin general 6

4.1 Zonificacin ssmica 6

4.2 Efecto del suelo de fundacin y de la topografa en lascaractersticas del movimiento ssmico 6

4.3 Clasificacin de edificios y estructuras de acuerdo a suimportancia, uso y riesgo de falla 7

4.4 Instrumentos ssmicos 7

5 Disposiciones generales sobre diseo y mtodos de anlisis 16

5.1 Principios e hiptesis bsicos 16

5.2 Combinacin de las solicit aciones ssmicas con ot ras solicit aciones 16

5.3 Coordinacin con otras normas de anlisis y diseo 17

5.4 Sistemas estructurales 18

5.5 Modelos estructurales 18

5.6 Limitaciones para el uso de los mtodos de anlisis 19

5.7 Factor de modificacin de la respuesta 19

5.8 Acciones ssmicas sobre la estructura 20

5.9 Deformaciones ssmicas 20

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II

Indice

Pgina

5.10 Separaciones entre edificios o cuerpos de edificios 20

5.11 Planos y memoria de clculo 21

6 Mtodos de anlisis 23

6.1 Generalidades 23

6.2 Anlisis esttico 23

6.3 Anlisis modal espectral 26

7 Diseo y construccin de fundaciones 31

7.1 Especif icaciones generales para el diseo 31

7.2 Fundaciones superficiales 31

7.3 Pilotes 32

7.4 Estructuras contiguas 33

7.5 Empujes en muros subterrneos 33

8 Elementos secundarios 34

8.1 Generalidades 34

8.2 Criterios sobre el nivel de desempeo 34

8.3 Fuerzas para el diseo de elementos secundarios y sus anclajes 35

8.4 Tabiques divisorios 36

8.5 Aspectos complementarios 36

Anexo A - Dao ssmico y recuperacin estructural 40

Anexo B - Referencias transitorias 43

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III



Prembulo

El Instituto Nacional de Normalizacin, INN, es el organismo que tiene a su cargo elestudio y preparacin de las normas tcnicas a nivel nacional. Es miembro de laINTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISIONPANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esosorganismos.

La norma NCh433 ha sido preparada por la Divisin de Normas del Instituto Nacional deNormalizacin. La presente versin de esta norma corresponde a una revisin deldocumento oficializado en 1993, cuya gestacin se detalla a continuacin.

El Comit Coordinador de Normas Sismorresistentes, constituido por el Instituto Nacionalde Normalizacin en Julio de 1986, tuvo la responsabilidad de generar el documento quese envi a consulta pblica en Julio de 1989. Para esta labor, dicho Comit cont con lacolaboracin de 30 profesionales y profesores universitarios. En este estudio y en eltrabajo de Comit que aprob la redaccin de las disposiciones de la versin 1993 de estanorma, participaron los organismos y las personas naturales siguientes:

Arze, Recin y Asociados Elas Arze L.Eduardo Montegu G.

CODELCO Chile Alvaro Daz I.Colegio de Arquitectos Oscar Brquez D.

Sergio Rojo A.Consultores Particulares Issa Kort K.

Mario Prez de Arce L.Patricio Ruiz T.Miguel Sandor E.

Dames and Moore Chile Ltda. Jaime Illanes P.GEOPROSPEC Ltda. Andrs Prez M.

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IV

Geotcnica Consultores Roberto Lstrico O.Pablo Talloni V.

IEC Ingenieros Ltda. Toms Guendelman B.INGENDESA Jorge Laval Z.Instituto Nacional de Normalizacin, INN Arturo Arias S.

Pedro Hidalgo O.Lagos, Contreras y Asociados Ren Lagos C.METRO S.A. Santiago Saavedra T.Ministerio de Vivienda y Urbanismo,SERVIU Metropolitano Ernesto Herbash A.Pontificia Universidad Catlica de Chile,Depto. de Ingeniera Est ructural y Geotcnica Ernesto Cruz Z.

Rafael Riddell C.Jorge Troncoso T.Jorge Vsquez P.Michel Van Sint Jan F.

Pont if icia Universidad Catlica de Chile, DICTUC Carl Lders Sch.

RFA Ingenieros Rodrigo Flores A.Rivera, Lederer, Baeza, Ingenieros Marcial Baeza S.SAS Ingeniera Estructural Santiago Arias S.Universidad Catlica de Valparaso Baldur Heim G.Universidad de Chile, Depto. de Geofsica Alfredo Eisenberg G.

Edgar Kausel V.Universidad de Chile, Depto. de Ingeniera Civil Maximiliano Ast roza I.

Juan Cassis M.Joaqun Monge E.Mara Ofelia Moroni Y.Rodolfo Saragoni H.

Universidad de Chile, Facultad de Arquitectura Leopoldo Dominichet t i C.Ral Marchetti S.Universidad de Chile, IDIEM Pablo Carrillo V.

Pedro Ortigosa de P.Universidad de Santiago de Chile Paulina Gonzlez S.Universidad Tcnica Federico Santa Mara Carlos Aguirre A.

Patricio Bonelli C.

Durante el ao 1994, la Asociacin Chilena de Sismologa e Ingeniera Antissmica,ACHISINA, organiz un total de cuatro talleres, en los cuales se recogi la experiencia dela comunidad profesional respecto a la aplicacin de la norma NCh433.Of93. Lasconclusiones de estos talleres fueron transmitidas al INN, el cual las analiz y transformen un conjunto de proposiciones para ser estudiadas en el proceso de revisin de lanorma. Dado que ellas no representaban un cambio fundamental del documento, se omitiel proceso de consulta pblica y se cit directamente al Comit que aprob la normaNCh433.Of93, invitacin que tambin incluy a las personas que participaron en lostalleres de ACHISINA. En el trabajo de Comit que aprob la redaccin de lasdisposiciones de esta norma, participaron los organismos y las personas naturalessiguientes:

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ACMA S.A. David Escrate N.Arze, Recin y Asociados Elas Arze L.Colegio de Arquitectos Oscar Brquez D.Consultores Particulares Denise Jequier L.

Sergio Rojo A.

Miguel Sandor E.Gobierno Regional de Valparaso Francisco Osorio M.IDIEM, Universidad de Chile Fernando Yez U.IEC Ingenieros Ltda. Toms Guendelman B.Instituto Nacional de Normalizacin, INN Arturo Arias S.

Pedro Hidalgo O.Rivera, Lederer, Baeza, Ingenieros Civiles Marcial Baeza S.Universidad Catlica de Valparaso Baldur Heim G.Universidad de Chile, Depto. de Ingeniera Civil Maximiliano Ast roza I.

Mara Ofelia Moroni Y.Rodolfo Saragoni H.

Universidad de Concepcin Gian M. Giuliano M.

Mario Valenzuela O.Universidad de Santiago de Chile Paulina Gonzlez S.Universidad Tcnica Federico Santa Mara Patricio Bonelli C.

Esta norma se estudi para establecer las disposiciones mnimas exigibles al diseossmico de los edificios.

El anexo A no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta slo a ttulo informativo.

El anexo B forma parte del cuerpo de la norma.

Los mapas que se incluyen, figuras 4.1 a), b) y c), han sido autorizados por ResolucinN136 de fecha 13 de julio de 1993, de la Direccin Nacional de Fronteras y Lmites delEstado.

Esta norma anula y reemplaza a la NCh433.Of93, " Diseo ssmico de edif ic ios",declaradaNorma Chilena Oficial de la Repblica por Decreto N90, de fecha 24 de Agosto de 1993,del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial N34.668, del 16 deSeptiembre de 1993.

Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalizacin, ensesin efectuada el 26 de Junio de 1996.

Esta norma ha sido declarada Norma Chilena Oficial de la Repblica por Decreto N172,de fecha 05 de Diciembre de 1996, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado enel Diario Oficial N35.648, del 23 de Diciembre de 1996.

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1 Alcance

1.1 Esta norma establece requisitos mnimos para el diseo ssmico de edificios.

1.2 Esta norma tambin se refiere a las exigencias ssmicas que deben cumplir los equiposy otros elementos secundarios de edificios.

1.3 Tambin se incluyen recomendaciones sobre la evaluacin del dao ssmico y sureparacin.

1.4 Esta norma no se aplica al diseo ssmico de otras obras civiles tales como puentes,presas, tneles, acueductos, muelles, canales. Tampoco se aplica a edificios industrialesni a instalaciones industriales. El diseo de estas obras debe regirse por la norma chilenacorrespondiente.

2 Referencias

NCh427 * ) Construccin - Especificaciones para el clculo, fabricacin yconstruccin de estructuras de acero.

NCh430 * ) Hormign armado - Requisitos de diseo y clculo.NCh431 Construccin - Sobrecargas de nieve.

NCh432 Clculo de la accin del viento sobre las construcciones.NCh1198 Madera - Construcciones en madera - Clculo.NCh1537 Diseo estructural de edificios - Cargas permanent es y

sobrecargas de uso.NCh1928 Albailera armada - Requisitos para el diseo y clculo.NCh2123 Albailera conf inada - Requisit os de diseo y clculo.

* )Ver anexo B, Referencias transitorias.

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3 Terminologa y simbologa

3.1 Terminologa

3.1.1 albailera armada: albailera reforzada que satisface los requisitos especificados enla norma NCh1928.

3.1.2 albailera confinada: albailera reforzada que satisface los requisitos especificadosen la norma NCh2123.

3.1.3 diafragma: elemento estructural al nivel de un piso, que distribuye fuerzashorizontales a los elementos verticales resistentes.

3.1.4 elemento secundario: elemento permanente que no forma parte de la estructuraresistente pero que es afectado por sus movimientos y eventualmente interacta con ella,tales como tabiques divisorios y elementos de fachada no intencionalmente estructurales,ventanales, cielos falsos, antepechos, antetechos, estanteras, elementos decorativos,

luminarias, equipos mecnicos y elctricos, etc.

3.1.5 elemento secundario flexible: elemento secundario cuyo perodo fundamental propioTp, es mayor que 0,06 s, incluyendo el efecto del sistema de conexin a la estructura

resistente del edif icio.

3.1.6 elemento secundario rgido: elemento secundario que no satisface la definicin desubprrafo 3.1 .5.

3.1.7 equipo mecnico o elctrico: cualquier equipo que se encuentre anclado a laestructura resistente del edificio o que interacte en cualquier forma con ella; por ejemplo,

estanques para gases y lquidos, sistemas de almacenamiento, caeras, ductos,ascensores, montacargas y maquinaria fija de empleo habitual en edificios habitacionaleso de uso pblico.

3.1.8 esfuerzo de corte basal: esfuerzo de corte producido por la accin ssmica en elnivel basal del edificio.

3.1.9 estructura resistente: la estructura resistente de un edificio comprende el conjuntode elementos que se han considerado en el clculo como colaborantes para mantener laestabilidad de la obra frente a todas las solicitaciones a que puede quedar expuestadurante su vida til.

3.1.10 grado de daos ssmicos: es el que se determina en los elementos estructurales deun edificio despus que ste ha sufrido los efectos de un evento ssmico.

3.1.11 nivel basal: plano horizontal en el cual se supone que se ha completado latransferencia de las fuerzas horizontales entre la estructura y el suelo de fundacin. Apartir de este nivel se mide la altura y el nmero de pisos del edificio. Para sudeterminacin debe tenerse en cuenta lo dispuesto en prrafo 7.2.

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3.2 Simbologa

Los smbolos empleados en esta norma tienen el significado que se indica a continuacin:

oA = aceleracin efectiva mxima del suelo;

kA = factor de ponderacin para el peso asociado al nivel k;

C = coeficiente ssmico;

pC = coeficiente ssmico para elementos secundarios;

RC = coeficiente que interviene en la determinacin de s ;

wD = profundidad de la napa de agua;

kF = fuerza horizontal aplicada en el nivel k;

NF = fuerza horizontal aplicada en el nivel superior;

H = altura total del edificio sobre el nivel basal; altura de un muro de contencinen contacto con el suelo;

I = coeficiente relativo a la importancia, uso y riesgo de falla del edificio;

ID(DR) = ndice de densidad (o densidad relativa);

dK = factor de desempeo asociado al comportamiento ssmico de elementos

secundarios;

pK = factor de amplificacin dinmica para el diseo de elementos secundarios;

nxM = masa equivalente del modo n , para una accin de direccin X;

[M] = matriz de masas de la estructura;

N = ndice de Penetracin Estndar del suelo; nmero de pisos de un edificio;

P = peso total del edificio sobre el nivel basal;

kP = peso asociado al nivel k;

NP = peso asociado al nivel superior;

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pP = peso total del elemento secundario, incluyendo la sobrecarga de uso y el

contenido cuando corresponda;

oQ = esfuerzo de corte basal del edificio;

pQ = esfuerzo de corte en la base del elemento secundario;

R = factor de modificacin de la respuesta estructural (anlisis esttico);

oR = factor de modificacin de la respuesta estructural (anlisis modal espectral);

R* = factor de reduccin de la aceleracin espectral, calculado para el perodo del

modo con mayor masa traslacional equivalente en la direccin de anlisis;

RQD = l/L en que:

l : suma de las longitudes de trozos de roca sana con largoindividual superior a 10 cm y dimetro mnimo 47,6 mm,recuperados de un sondaje en roca en una longitud L .

L : longitud perforada o longitud de referencia con1,0 m L 1,5 m.

S = parmetro que depende del tipo de suelo;

aS = aceleracin espectral de diseo;

nT = perodo de vibracin del modo n ;

oT = parmetro que depende del tipo de suelo;

pT = perodo propio del modo fundamental de vibracin del elemento secundario;

*T = perodo del modo con mayor masa traslacional equivalente en la direccin deanlisis;

T = parmetro que depende del tipo de suelo;

X = valor resultante de la superposicin modal espectral;

iX = valor mximo del modo i con su signo;

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kZ = altura del nivel k, sobre el nivel basal;

kxb = dimensin en la direccin X, de la planta del nivel k;

f = factor de reduccin aplicable a la determinacin del valor mximo delcoeficiente ssmico C;

g = aceleracin de gravedad;

h = altura de entrepiso;

n = parmetro que depende del tipo de suelo; ndice asociado al modo devibracin;

p = parmetro que depende del tipo de suelo;

q = cuociente del esfuerzo de corte tomado por muros de hormign armado

dividido por el esfuerzo de corte total en el mismo nivel, para una mismadireccin de anlisis;

uq = resistencia a la compresin simple del suelo;

{ }xr = vector que tiene el nmero 1.0 en cada posicin correspondiente a los

grados de libertad de desplazamiento en la direccin X, y ceros en todaslas otras posiciones;

{ }r = vector que tiene el nmero 1.0 en cada posicin correspondiente a losgrados de libertad de giro en planta de cada piso, y ceros en todas las otrasposiciones;

uS = resistencia al corte no drenada del suelo;

sv = velocidad de propagacin de las ondas de corte en el suelo;

= factor de amplificacin de la aceleracin efectiva mxima;

= coeficiente que interviene en la determinacin de pK ;

= peso unitario hmedo del suelo;

dy = peso unitario seco del suelo;

}{ n = vector que representa la forma de vibrar asociada al modo n ;

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= coeficiente relativo al sistema de corte automtico de redes de gas, vapor,agua a altas temperaturas, etc.;

ij = coeficiente de acoplamiento entre los modos i y j ;

s = presin ssmica originada por el empuje de tierras;

= razn de amortiguamiento.

4 Disposiciones de aplicacin general

4.1 Zonificacin ssmica

Se distinguen tres zonas ssmicas en el territorio nacional, tal como se indica en lasfiguras 4.1 a), 4.1 b) y 4.1 c). Para la zonificacin ssmica de las regiones IV, V, VI, VII,VIII, IX y Metropolitana, debe prevalecer la zonificacin basada en la divisin poltica porcomunas que se indica en la tabla 4.1.

4.2 Efecto del suelo de fundacin y de la topografa en las caractersticas delmovimiento ssmico

4.2.1 Los parmetros que representan las caractersticas del suelo de fundacin queinfluyen en el valor del esfuerzo de corte basal, se determinan de acuerdo a losvalores establecidos en la tabla 6.3 para los tipos de terrenos que se definen en la tabla

4.2. Se supone que dichos terrenos son de topografa y estrat ificacin horizontal, ylas estructuras afectadas se encuentran lejos de singularidades geomorfolgicas ytopogrficas.

4.2.2 Se excluyen de la tabla 4.2 los siguientes tipos de suelos, los cuales requieren deun estudio especial:

a) suelos potencialmente licuables, entendiendo por ellos las arenas, arenas limosas olimos, saturados, con Indice de Penetracin Estndar N menor que 20, (normalizado ala presin efectiva de sobrecarga de 0,10 MPa);

b) suelos susceptibles de densificacin por vibracin.

4.2.3 La caracterizacin del suelo debe apoyarse en un informe sustentado en unaexploracin del subsuelo acorde con las caractersticas del proyecto.

4.2.4 Cuando la informacin sobre el suelo de fundacin no baste para clasificarlo deacuerdo con la tabla 4.2, deber suponerse el perfil del suelo que resulte en el mayor valordel esfuerzo de corte basal.

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4.3 Clasificacin de edificios y estructuras de acuerdo a su importancia, uso yriesgo de falla

4.3.1 Para los efectos de la aplicacin de esta norma los edificios se clasifican en la formasiguiente:

- Categora A: edificios gubernamentales, municipales, de servicios pblicos o deutilidad pblica (como cuarteles de polica, centrales elctricas y telefnicas, correos ytelgrafos, radioemisoras, canales de televisin, plantas de agua potable y debombeo, etc.), y aquellos cuyo uso es de especial importancia en caso de catstrofe(como hospitales, postas de primeros auxilios, cuarteles de bomberos, garajes paravehculos de emergencia, estaciones terminales, etc.).

- Categora B: edificios cuyo contenido es de gran valor (como bibliotecas, museos,etc.) y aquellos donde existe frecuentemente aglomeracin de personas. Entre estosltimos se incluyen los siguientes edificios:

- salas destinadas a asambleas para 100 o ms personas;

- estadios y graderas al aire libre para 2 000 o ms personas;

- escuelas, parvularios y recintos universitarios;

- crceles y lugares de detencin;

- locales comerciales con una superficie igual o mayor que 500 m2 por piso, o dealtura superior a 12 m;

- centros comerciales con pasillos cubiertos, con un rea total superior a 3 000 m

2

sin considerar la superficie de estacionamientos.

- Categora C: edificios destinados a la habitacin privada o al uso pblico que nopertenecen a ninguna de las categoras A o B, y construcciones de cualquier tipo cuyafalla puede poner en peligro otras construcciones de las categoras A, B o C.

- Categora D: construcciones aisladas o provisionales no destinadas a habitacin, noclasificables en ninguna de las categoras anteriores.

4.4 Instrumentos ssmicos

Al proyectarse una obra, la Autoridad Competente podr exigir que en el proyecto secontemple la inclusin de por lo menos dos recintos adecuados para la instalacin deacelergrafos de movimiento fuerte.

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Tabla 4.1 - Zonificacin ssmica por comunas para las Regiones Cuarta a Novena

Regin Zona 3 Zona 2 Zona 1

4a.

AndacolloCombarbalCoquimbo

IllapelLa HigueraLa SerenaLos VilosMinchaMonte PatriaOvallePaiguanoPunitaquiRo HurtadoSalamancaVicua

5a.

Algarrobo

CabildoCaleraCartagenaCasablancaCatemuConcnEl QuiscoEl TaboHijuelasLa CruzLa LiguaLimacheLlayllayNogales

OlmuPanquehuePapudoPetorcaPuchuncavPutaendoQuillotaQuilpuQuinteroRinconadaSan AntonioSan FelipeSanta MaraSanto Domingo

ValparasoVilla AlemanaVia del MarZapallar

Calle Larga

Los AndesSan Esteban

(Contina)

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(Continuacin)


Metropoli-tana

Alhu

CuracavEl MonteLampaMara PintoMelipillaSan PedroTiltil

Buin

Calera de TangoCerrillosCerro NaviaColinaConchalEl BosqueEstacin CentralHuechurabaIndependenciaIsla de MaipoLa CisternaLa FloridaLa GranjaLa PintanaLa ReinaLas CondesLo BarnecheaLo EspejoLo PradoMaculMaipuoaPainePedro Aguirre CerdaPeaflorPealolnPirqueProvidenciaPudahuelPuente AltoQuilicuraQuinta NormalRecoletaRencaSan BernardoSan JoaqunSan Jos de MaipoSan MiguelSan RamnSantiagoTalaganteVitacura

(Contina)

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(Continuacin)


6a.

La Estrella

Las CabrasLituecheLololMarchigeNavidadPalmillaPeralilloParedonesPeumoPichideguaPichilemuPumanqueSanta Cruz

Chpica

ChimbarongoCodeguaCoincoColtaucoDoihueGranerosMachalMalloaMostazalNancaguaOlivarPlacillaQuinta de TilcocoRancaguaRengoRequnoaSan FernandoSan Vicente de Tagua Tagua

7a.

CauquenesChancoConstitucinCureptoEmpedradoHualaLicantnMaulePelluhue

PencahueSan JavierTalcaVichuqun

ColbnCuricLinaresLongavMolinaParralPelarcoRaucoRetiro

Ro ClaroRomeralSagrada FamiliaSan ClementeTenoVilla AlegreYerbas Buenas

(Contina)

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(Conclusin)


8a.

Arauco

BulnesCabreroCaeteChillnCobquecuraCoelemuConcepcinContulmoCoronelCuranilahueFloridaHualquiLajaLebuLos AlamosLotaNacimientoNegreteNinhuePencoPortezueloQuillnQuirihueRanquilSan CarlosSan NicolsSan RosendoSanta JuanaTalcahuanoTiraTomTreguacoYumbel

Antuco

CoihuecoEl CarmenLos AngelesMulchniqunPemucoPintoQuilacoQuillecoSan FabinSan IgnacioSanta BrbaraTucapelYungay

9a.

AngolCarahueGalvarinoLos SaucesLumacoNueva ImperialPurnRenaico

SaavedraTeodoro SchmidtToltnTraigun

CollipulliCuncoCuracautnErcillaFreireGorbeaLautaroLoncoche

PerquencoPitrufqunTemucoVictoriaVilcnVillarrica

CurarrehueLonquimayMelipeucoPucn

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Tabla 4.2 - Definicin de los tipos de suelos de fundacin. (Slo para ser usada con la tabla 6.3)

Tipo desuelo

Descripcin

I

Roca: Material natural, con velocidad de propagacin de ondas de corte in-situ igual o

mayor que 900 m/s, o bien, resistencia de la compresin uniaxial de probetas intactas (sinfisuras) igual o mayor que 10 MPa y RQD igual o mayor que 50%.

II

a) Suelo con sv igual o mayor que 400 m/s en los 10 m superiores, y creciente con la

profundidad; o bien,

b) Grava densa, con peso unitario seco d

igual o mayor que 20 kN/m3, o ndice de

densidad ID(DR) (densidad relativa) igual o mayor que 75%, o grado de compactacin

mayor que 95% del valor Proctor Modificado; o bien;

c) Arena densa, con ID(DR) mayor que 75%, o Indice de Penetracin Estndar N mayor

que 40 (normalizado a la presin efectiva de sobrecarga de 0,10 MPa), o grado decompactacin superior al 95% del valor Proctor Modificado; o bien,

d) Suelo cohesivo duro, con resistencia al corte no drenado us igual o mayor que

0,10 MPa (resistencia a la compresin simple qu

igual o mayor que 0,20 MPa) en

probetas sin fisuras.

En todo los casos, las condiciones indicadas debern cumplirse independientemente dela posicin del nivel fretico y el espesor mnimo del estrato debe ser 20 m. Si elespesor sobre la roca es menor que 20 m, el suelo se clasificar como tipo I.

III

a) Arena permanentemente no saturada, con ID(DR) entre 55 y 75%, o N mayor que20 (sin normalizar a la presin efectiva de sobrecarga de 0,10 MPa); o bien,

b) Grava o arena no saturada, con grado de compactacin menor que el 95% del valorProctor Modificado; o bien,c) Suelo cohesivo con us comprendido entre 0,025 y 0,10 MPa (qu entre 0,05 y

0,20 MPa) independientemente del nivel fretico; o bien,

d) Arena saturada con N comprendido entre 20 y 40 (normalizado a la presin efect ivade sobrecarga de 0,10 Mpa).

Espesor mnimo del estrato: 10 m. Si el espesor del estrato sobre la roca o sobre suelocorrespondiente al tipo II es menor que 10 m, el suelo se clasificar como tipo II.

IV

Suelo cohesivo saturado con us igual o menor que 0,025 MPa (qu igual o menor que

0,050 MPa).Espesor mnimo del estrato: 10 m. Si el espesor del estrato sobre suelo correspondiente aalgunos de los tipos I, II o III es menor que 10 m, el suelo se clasificar como tipo III.

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5 Disposiciones generales sobre diseo y mtodos de anlisis

5.1 Principios e hiptesis bsicos

5.1.1 Esta norma, aplicada en conjunto con las normas de diseo especficas para cadamaterial enumeradas en prrafo 5.3, est orientada a lograr estructuras que:

a) resistan sin daos movimientos ssmicos de intensidad moderada;

b) limiten los daos en elementos no estructurales durante sismos de medianaintensidad;

c) aunque presenten daos, eviten el colapso durante sismos de intensidadexcepcionalmente severa.

La conformidad con las disposiciones de estas normas no asegura, en todos los casos, el

cumplimiento de los objetivos antes mencionados.

Particularmente, las disposiciones para edificios de muros de hormign armado estninspiradas en el satisfactorio comportamiento que tuvieron durante el sismo de marzo de1985, los edificios de este tipo diseados de acuerdo con la norma NCh433.Of72.

5.1.2 El anlisis para determinar los esfuerzos internos debidos a la accin ssmica debebasarse en el comportamiento lineal y elstico de la estructura; sin embargo, eldimensionamiento de los elementos estructurales debe hacerse por el mtodoespecificado en la norma de diseo relativa a cada material, que puede ser por tensionesadmisibles o por el mtodo de los factores de carga y resistencia. El anlisis de los efectos

de otras cargas que pueden combinarse con los efectos de la accin ssmica, tambindebe basarse en la teora lineal-elstica del comportamiento estructural.

5.2 Combinacin de las solicitaciones ssmicas con otras solicitaciones

5.2.1 La combinacin de las solicitaciones ssmicas con las cargas permanentes ysobrecargas de uso debe hacerse usando las siguientes reglas de superposicin:

a) cuando el diseo se haga por el mtodo de las tensiones admisibles:

cargas permanentes + sobrecargas de uso sismo,

cargas permanentes sismo;

b) cuando el diseo se haga por el mtodo de los factores de carga y resistencia:

1,4 (cargas permanentes + sobrecargas de uso sismo),

0,9 cargas permanentes 1,4 sismo.

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5.2.2 Cuando el dimensionamiento de los elementos estructurales se haga por el mtodode las tensiones admisibles, ellas pueden aumentarse en un 33,3% respecto de losvalores normales de diseo.

5.2.3 Las acciones de las cargas permanentes y sobrecargas de uso indicadas en

subprrafo 5.2.1 deben determinarse segn la norma NCh1537. La reduccin indicada ensubprrafo 5.5.1 slo se aplica al clculo de la accin ssmica, y no a las solicitacionesdebidas a las sobrecargas de uso a que se refieren las reglas de superposicin desubprrafo 5.2.1.

5.2.4 La accin ssmica se considera como una carga eventual y no es necesariocombinarla con otras cargas eventuales.

5.2.5 Aun cuando el diseo quede controlado por las solicitaciones de viento,especificadas en la norma NCh432, deben respetarse las disposiciones de detallamiento ylas limitaciones de diseo ssmico que establece la norma relativa a cada material.

5.3 Coordinacin con otras normas de anlisis y diseo

Las disposiciones de la presente norma deben aplicarse en conjunto con lo dispuesto enotras normas de anlisis y en las normas especificas de diseo para cada material que seindican a continuacin. En caso de contradiccin, deben prevalecer las disposiciones de lapresente norma.

5.3.1 Anlisis de las solicitaciones de peso propio y sobrecargas, segn las disposicionesde la norma NCh1537.

5.3.2 Anlisis de las solicitaciones de nieve, segn las disposiciones de la norma NCh431.

5.3.3 Estructuras de acero, segn las disposiciones de la norma NCh427 * ).

5.3.4 Estructuras de hormign armado, segn las disposiciones de la norma NCh430* ).

5.3.5 Estructuras de albailera armada de ladrillos cermicos o bloques de hormign,segn las disposiciones de la norma NCh1928.

5.3.6 Estructuras de albailera de ladrillos cermicos o bloques de hormign confinadacon cadenas y pilares de hormign armado, segn las disposiciones de la normaNCh2123.

5.3.7 Estructuras de albailera de piedra con pilares y cadenas de hormign armado,segn las disposiciones de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones.

5.3.8 Estructuras de madera segn las disposiciones de la norma NCh1198.

* )Ver anexo B, Referencias transitorias.

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5.4 Sistemas estructurales

5.4.1 La transmisin de las fuerzas desde su punto de aplicacin a los elementosresistentes y al suelo de fundacin, debe hacerse en la forma ms directa posible a travsde elementos dotados de la resistencia y la rigidez adecuadas.

5.4.2 Para los efectos de esta norma se distinguen los siguientes tipos de sistemasestructurales:

5.4.2.1 Sistemas de muros y otros sistemas arriostrados

Las acciones gravitacionales y ssmicas son resistidas por muros, o bien, por prticosarriostrados que resisten las acciones ssmicas mediante elementos que trabajanprincipalmente por esfuerzo axial.

5.4.2.2 Sistemas de prticos

Las acciones gravitacionales, y las ssmicas en ambas direcciones de anlisis, sonresistidas por prt icos.

5.4.2.3 Sistemas mixtos

Las cargas gravitacionales y ssmicas son resistidas por una combinacin de los sistemasanteriores.

5.5 Modelos estructurales

5.5.1 Para el clculo de las masas se deben considerar las cargas permanentes ms un

porcentaje de la sobrecarga de uso, que no podr ser inferior a 25% en construccionesdestinadas a la habitacin privada o al uso pblico donde no es usual la aglomeracin depersonas o cosas, ni a un 50% en construcciones en que es usual esa aglomeracin.

5.5.2 Diafragmas de piso

5.5.2.1 Deber verificarse que los diafragmas tienen la rigidez y la resistencia suficientepara lograr la distribucin de las fuerzas inerciales entre los planos o subestructurasverticales resistentes. Si existen dudas sobre la rigidez del diafragma, deber tomarse encuenta su flexibilidad agregando los grados de libertad que sea necesario o introduciendoseparaciones estructurales.

5.5.2.2 Los edificios de planta irregular (en H, en L, en T, en U, etc.) slo podrnproyectarse como una sola estructura, cuando los diafragmas se calculen y construyan demodo que la obra se comporte durante los sismos como un solo conjunto, y teniendo encuenta lo especificado en subprrafo 5.5.2.1. En caso contrario, cada cuerpo deberproyectarse como una estructura separada, respetando lo dispuesto en prrafo 5.10.

5.5.2.3 Si el edificio de planta irregular se proyecta como una sola estructura, deberponerse especial cuidado en el diseo de las conexiones entre las distintas partes queforman la planta.

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5.8 Acciones ssmicas sobre la estructura

5.8.1 La estructura debe ser analizada, como mnimo, para acciones ssmicasindependientes segn cada una de dos direcciones horizontales perpendiculares oaproximadamente perpendiculares.

5.8.2 Las marquesinas, balcones, aleros y otros elementos vulnerables a la accin verticaldel sismo, deben disearse para una fuerza vertical igual a las cargas permanentes ms latotalidad de la sobrecarga de uso aumentadas ambas en un 30%.

5.9 Deformaciones ssmicas

5.9.1 Los desplazamientos horizontales y rotaciones de los diafragmas de piso debencalcularse para las acciones ssmicas de diseo estipuladas en el captulo 6, incluyendo elefecto de la torsin accidental.

5.9.2 El desplazamiento relativo mximo entre dos pisos consecutivos, medido en el

centro de masas en cada una de las direcciones de anlisis, no debe ser mayor que laaltura de entrepiso multiplicada por 0,002.

5.9.3 El desplazamiento relativo mximo entre dos pisos consecutivos, medido encualquier punto de la planta en cada una de las direcciones de anlisis, no debe excederen ms de 0,001 h al desplazamiento relativo correspondiente medido en el centro demasas, en que h es la altura de entrepiso.

5.9.4 En pisos sin diafragma rgido, el valor mximo del desplazamiento transversal deentrepiso de las cadenas, producido por solicitaciones que actan perpendicularmente alplano del muro sobre el que se ubica la cadena, debe ser igual o menor que la altura de

entrepiso multiplicada por 0,002.

5.10 Separaciones entre edificios o cuerpos de edificios

En edificios o en cuerpos de un mismo edificio que no se diseen y construyan comounidos o interconectados deben adoptarse las siguientes disposiciones para permitir sumovimiento relativo debido a fuerzas laterales.

5.10.1 La distancia de un edificio al plano medianero en cualquier nivel no debe ser

inferior a 3/*R veces el desplazamiento a ese nivel calculado con los mtodos de anlisisestablecidos en los prrafos 6.2 y 6.3, ni a un dos por mil de la altura del mismo nivel ni a1,5 cm. Se exceptan los edificios colindantes con un predio de uso pblico no destinadoa ser edificado.

5.10.2 Las distancias entre los cuerpos de un mismo edificio o entre el edificio en estudioy uno existente, medidas en cada nivel, no deben ser inferiores al doble de lasestablecidas en subprrafo 5.10.1.

5.10.3 Se admitir que se cumple con las condiciones de subprrafos 5.10.1 y 5.10.2cuando las separaciones al nivel de cada piso las satisfagan.

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5.10.4 Las separaciones entre edificios o entre cuerpos de un mismo edificio no sonaplicables a las fundaciones, a menos que el proyecto estructural as lo establezca. Losespacios de separacin deben quedar libres de escombros y deben permitir movimientosrelativos en cualquier direccin. Los elementos de proteccin de las separaciones debenasegurar la disposicin anterior, sin transmitir entre los edificios o partes de edificiosadyacentes fuerzas cuya magnitud sea de significacin.

5.11 Planos y memoria de clculo

5.11.1 Los planos de estructuras deben especificar:

- la calidad de los materiales considerados en el proyecto;

- la zona ssmica donde se construir la obra;

- el tipo de suelo de fundacin, de acuerdo a la clasificacin de la tabla 4.2 de estanorma.

5.11.2 La memoria de clculo debe contener los antecedentes siguientes, en adicin a loestipulado para el pliego de clculo en la Ordenanza General de Urbanismo yConstrucciones.

- una descripcin del sistema sismorresistente;

- una descripcin del mtodo de anlisis ssmico, con una identificacin de losparmetros utilizados para determinar la solicitacin ssmica;

- los resultados principales del anlisis (perodos fundamentales, esfuerzos de cortebasal en cada direccin de anlisis, deformaciones mximas absolutas y deentrepiso);

- la forma en que se han considerado los tabiques divisorios en el anlisis y en eldiseo, para los efectos de la aplicacin del prrafo 8.4.

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6 Mtodos de anlisis

6.1 Generalidades

6.1.1 Cualquiera sea el mtodo de anlisis usado, se debe considerar un modelo de laestructura con un mnimo de tres grados de libertad por piso: dos desplazamientoshorizontales y la rotacin del piso en torno a la vertical. En la eleccin del nmero degrados de libertad incluidos en el anlisis se debe tener en cuenta lo dispuesto ensubprrafo 5.5.2.1.

6.1.2 Se pueden despreciar los efectos de la torsin accidental en el diseo de loselementos estructurales si, al realizar el anlisis indicado en 6.3.4 a), se obtienenvariaciones de los desplazamientos horizontales en todos los puntos de las plantas deledificio iguales o inferiores al 20%, respecto del resultado obtenido del modelo con loscentros de masas en su ubicacin natural.

6.2 Anlisis esttico

6.2.1 El mtodo de anlisis esttico slo puede usarse en el anlisis ssmico de lassiguientes estructuras resistentes:

a) todas las estructuras de las categoras C y D ubicadas en la zona ssmica 1 de lazonificacin indicada en prrafo 4.1;

b) todas las estructuras de no ms de 5 pisos y de altura no mayor que 20 m;

c) las estructuras de 6 a 15 pisos cuando se satisfagan las siguientes condiciones paracada direccin de anlisis:

i) los cuocientes entre la altura total H del edificio, y los perodos de los modos conmayor masa traslacional equivalente en las direcciones "x" e "y", Tx y Ty,

respectivamente, deben ser iguales o superiores a 40 m/s;

ii) el sistema de fuerzas ssmicas horizontales del mtodo esttico debe ser tal quelos esfuerzos de corte y momentos volcantes en cada nivel no difieran en ms de10% respecto del resultado obtenido mediante un anlisis modal espectral conigual esfuerzo de corte basal.

Si se cumplen las condiciones (i) e (ii) anteriores y el esfuerzo de corte basal que se

obtenga de la aplicacin de las fuerzas ssmicas estticas horizontales resultasemenor que el determinado segn 6.2.3, dichas fuerzas debern multiplicarse por unfactor de manera que el esfuerzo de corte basal alcance el valor sealado, comomnimo.

6.2.2 En el mtodo de anlisis, la accin ssmica se asimila a un sistema de fuerzas cuyosefectos sobre la estructura se calculan siguiendo los procedimientos de la esttica. Estesistema de fuerzas horizontales aplicadas en el centro de masas de cada una de las partesse define en los subprrafos 6.2.3 al 6.2.7.

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6.2.3 El esfuerzo de corte basal est dado por:

CIP=Qo

(6-1)

en que:

C = es el coeficiente ssmico que se define en subprrafos 6.2.3.1 y 6.2.7 .

I = es el coeficiente relativo al edificio, cuyos valores se especifican en la tabla6.1 de acuerdo con la clasificacin indicada en prrafo 4.3;

P = es el peso total del edificio sobre el nivel basal, calculado en la formaindicada en subprrafo 6.2.3.3.

6.2.3.1 El coeficiente ssmico C, se obtiene de la expresin:

T

T

gR

A2,75

=C *

n

0

(6-2)

en que:

n ,T = son parmetros relativos al tipo de suelo de fundacin que se determinande la tabla 6.3 segn la clasificacin de la tabla 4.2;

0A = tiene el significado indicado en subprrafo 6.2.3.2 ;

R = es un factor de reduccin que se establece en prrafo 5.7 ;

*T = es el perodo del modo con mayor masa traslacional equivalente en la

direccin de anlisis.

6.2.3.1.1 En ningn caso el valor de C ser menor que Ao/6 g.

6.2.3.1.2 El valor de C no necesita ser mayor que el indicado en la tabla 6.4.

6.2.3.1.3 En el caso de edificios estructurados para resistir las solicitaciones ssmicasmediante muros de hormign armado, o una combinacin formada por muros y prticosde hormign armado y paos de albailera confinada, el valor mximo del coeficientessmico obtenido de la tabla 6.4 podr reducirse multiplicndolo por el factor f

determinado por la expresin:

q0,5-1,25=f 1,0)q(0,5 (6-3)

donde q es el menor de los valores obtenidos por el clculo del cuociente del esfuerzo de

corte tomado por los muros de hormign armado dividido por el esfuerzo de corte total encada uno de los niveles de la mitad inferior del edificio, en una y otra de las direcciones deanlisis.

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6.2.3.2 La aceleracin efectiva mxima 0A se determina de la tabla 6.2 de acuerdo con la

zonificacin ssmica del pas indicada en prrafo 4.1.

6.2.3.3 El peso total P del edificio sobre el nivel basal debe calcularse segn lo dispuestoen subprrafo 5.5.1. Para efectos de este clculo, puede considerarse un valor nulo para

la sobrecarga de clculo de techos.

6.2.4 El valor del perodo de vibracin *T en cada una de las direcciones de accinssmica consideradas en el anlisis, debe calcularse mediante un procedimientofundamentado.

6.2.5 Para estructuras de no ms de 5 pisos las fuerzas ssmicas horizontales puedencalcularse por la expresin:

oN

j

jj

kk

k Q

PA

PAF

=

=

1

(6-4)

en que:

H

Z

H

ZA kkk =

11 1 (6-5)

Para estructuras de ms de 5 pisos pero de menos de 16 pisos, se puede usar el sistemade fuerzas definido por las expresiones (6-4) y (6-5) o cualquier otro sistema de fuerzashorizontales, siempre que se satisfagan las condiciones (i) e (ii) especificadas ensubprrafo 6.2.1 (c).

Las fuerzas deben aplicarse independientemente en cada una de las dos direcciones deanlisis contempladas en prrafo 5.8, todas en el mismo sentido.

6.2.6 Los edificios de dos o ms pisos sin diafragma rgido en el nivel superior puedenanalizarse suponiendo la existencia de un diafragma rgido en dicho nivel. Sin embargo,para el diseo del piso sin diafragma, cada elemento resistente al sismo debe calcularseaplicando una aceleracin horizontal igual a 1,20 FN g/PN a la masa que tributa sobre l.

En particular, debe verificarse que la magnitud de los desplazamientos horizontalesperpendiculares al plano resistente, obtenidos del anlisis anterior, satisfagan lo dispuestoen 5.9.4.

6.2.7 Para determinar el esfuerzo de corte basal de los edificios de un piso que tienendiafragma rgido en el nivel superior, puede usarse un coeficiente ssmico igual al 80% deldeterminado segn 6.2.3.1.

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6.2.8 Anlisis por torsin accidental

Los resultados del anlisis hecho para las fuerzas estticas aplicadas en cada una de lasdirecciones de accin ssmica, deben combinarse con los del anlisis por torsinaccidental.

Para este efecto, deben aplicarse momentos de torsin en cada nivel, calculados como elproducto de las fuerzas estticas que actan en ese nivel por una excentricidad accidentaldada por:

0,10 kyb Zk/H para el sismo segn X;

0,10 kxb Zk/H para el sismo segn Y.

Se debe tomar igual signo para las excentricidades en cada nivel, de modo que en general,es necesario considerar dos casos para cada direccin de anlisis.

6.3 Anlisis modal espectral

6.3.1 Este mtodo puede aplicarse a las estructuras que presenten modos normales devibracin clsicos, con amortiguamientos modales del orden de 5% del amortiguamientocrtico.

6.3.2 Una vez determinados los perodos naturales y modos de vibrar, las masasequivalentes para cada modo n estn dadas por las siguientes expresiones:

n

nn

n

ny

ny

n

nxnx

M

L=M

M

L=M

M

L=M

222

(6-6)

en que:

}{r[M]}{=Lxn

T

nx

}{r[M]}{=Lyn

T

ny (6-7)

}{r[M]}{=Ln

T

n

}{[M]}{=M nnT

n

6.3.3 Se incluirn en el anlisis todos los modos normales ordenados segn valorescrecientes de las frecuencias propias, que sean necesarios para que la suma de las masasequivalentes para cada una de las dos acciones ssmicas sea mayor o igual a un 90% dela masa total.

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6.3.4 Anlisis por torsin accidental

El efecto de la torsin accidental debe considerarse en cualquiera de las dos formasalternativas siguientes:

a) desplazando transversalmente la ubicacin de los centros de masas del modelo en

0,05 kyb para el sismo de direccin X, y en 0,05 kxb para el sismo de

direccin Y. Se debe tomar igual signo para los desplazamientos en cada nivel k, demodo que en general, es necesario considerar dos modelos en cada direccin deanlisis, adems del modelo con los centros de masas en su ubicacin natural;

b) aplicando momentos de torsin estticos en cada nivel, calculados como el productode la variacin del esfuerzo de corte combinado en ese nivel, por una excentricidadaccidental dada por:

0,1 kyb Zk/H para el sismo segn X;

0,1 kxb Zk/H para el sismo segn Y.

Se debe tomar igual signo para las excentricidades en cada nivel, de modo que engeneral, es necesario considerar dos casos para cada direccin de anlisis. Losresultados de estos anlisis debern sumarse a los de los anlisis modales espectralesque resultan de considerar el sismo actuando segn la direccin X o Y de la planta,del modelo con los centros de masas en su ubicacin natural.

6.3.5 Espectro de diseo

6.3.5.1 El espectro de diseo que determina la resistencia ssmica de la estructura est

definido por:

*

0

R

IASa

= (6-8)

en que los valores del I y 0A se determinan en la forma estipulada en 6.2.3.

6.3.5.2 El factor de amplificacin se determina para cada modo de vibrar n , deacuerdo con la expresin:

o

n

3

o

n

p

T

T+1

TT4,5+1

= (6-9)

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en que:

nT = perodo de vibracin del modo n ;

pTo , = parmetros relativos al tipo de suelo de fundacin que se determinan de

la tabla 6.3 segn la clasificacin de la tabla 4.2.

6.3.5.3 El factor de reduccin R* se determina de:

o

*

o

**

R

T+T0,10

T+1=R (6-10)

en que:

T

*

= perodo del modo con mayor masa traslacional equivalente en la direccin deanlisis;

0R = valor para la estructura que se establece de acuerdo con las disposiciones de

prrafo 5 .7.

6.3.5.4 Para los edificios estructurados con muros, el factor de reduccin R* puededeterminarse usando la siguiente expresin alternativa:

NRT

NRR

oo

o

++=

41* (6-11)

en que:

N = nmero de pisos del edificio.

6.3.6 Superposicin modal

6.3.6.1 Los desplazamientos y rotaciones de los diafragmas horizontales y lassolicitaciones de cada elemento estructural deben calcularse para cada una de lasdirecciones de accin ssmica, superponiendo las contribuciones de cada uno de losmodos de vibrar. Deben considerarse las limitaciones al esfuerzo de corte basal indicadas

en 6.3.7.

6.3.6.2 La superposicin de los valores mximos modales debe hacerse mediante laexpresin:

= i j jiij XXX (6-12)

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en que las sumas i y j son sobre todos los modos considerados; los coeficientes deacoplamiento modal

ijdeben determinarse por uno de los mtodos alternativos

siguientes:

a) El mtodo CQC.

r)+(1r4+)r-(1r)+(1

r8=

22

3/22

ij

(6-13)

en que:

j

i

T

Tr=

= razn de amortiguamiento, uniforme para todos los modos de vibrar, que

debe tomarse igual a 0,05.

b) El mtodo CQC con ruido blanco filtrado por un suelo de caracterstica oT .

*=ij

35,1oi TTsi (6-14)

( )[ ]22log*)1(22,01 += oiij TT 35,1

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6.3.8 En el diseo de los elementos estructurales debe considerarse que los esfuerzosinternos y los desplazamientos no satisfacen las condiciones de equilibrio y decompatibilidad, cuando ellos se obtienen usando el mtodo de Anlisis Modal Espectral. Elproyectista debe considerar este hecho en el diseo sismorresistente, de modo deasegurar que el diseo quede por el lado de la seguridad.

Tabla 6.1 - Valor del coeficienteI

Categora del edificio I

A

B

C

D

1,2

1,2

1,0

0,6

Tabla 6.2 - Valor de la aceleracin efectiva oA

Zona ssmicaoA

1

2

3

0,20 g

0,30 g

0,40 g

Tabla 6.3 - Valor de los parmetros que dependen del tipo de suelo

Tipo desuelo

S Tos

T's

n p

I 0,90 0,15 0,20 1,00 2,0

II 1,00 0,30 0,35 1,33 1,5

III 1,20 0,75 0,85 1,80 1,0

IV 1,30 1,20 1,35 1,80 1,0

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Tabla 6.4 - Valores mximos del coeficiente ssmico C

R Cmx

2 0,90 SAo/g

3 0,60 SAo/g

4 0,55 SAo/g

5,5 0,40 SAo/g

6 0,35 SAo/g

7 0,35 SAo/g

7 Diseo y construccin de fundaciones

7.1 Especificaciones generales para el diseo

7.1.1 Las solicitaciones transferidas al suelo por las fundaciones se deben verificar para lasuperposicin de efectos indicada en subprrafo 5.2.1 a).

7.1.2 Se debe comprobar que las fundaciones tengan un comportamiento satisfactoriotanto ante la accin de cargas estticas como ante la accin de cargas ssmicas,verificando que la presin de contacto entre el suelo y la fundacin sea tal que lasdeformaciones inducidas sean aceptables para la estructura.

7.2 Fundaciones superficiales

7.2.1 Por lo menos el 80% del rea bajo cada fundacin aislada debe quedar sometida acompresin. Porcentajes menores del rea en compresin deben justificarse de modo quese asegure la estabilidad global y que las deformaciones inducidas sean aceptables para laestructura. Las disposiciones anteriores no rigen si se usan anclajes entre la fundacin y elsuelo.

7.2.2 Las fundaciones sobre zapatas aisladas que no cuenten con restriccin adecuada almovimiento lateral, deben unirse mediante cadenas de amarre diseadas para absorberuna compresin o traccin no inferior a un 10% de la solicitacin vertical sobre la zapata.

7.2.3 Se puede considerar la restriccin lateral del suelo que rodea la fundacin siempreque las caractersticas de rigidez y resistencia de dicho suelo garanticen su colaboracin yque la fundacin se haya hormigonado contra suelo natural no removido. En caso decolocar rellenos en torno a las fundaciones, la restriccin lateral que se considere debe

justif icarse adecuadamente y la colocacin de dichos rellenos debe hacerse siguiendoprocedimientos de compactacin y de control claramente especificados.

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7.2.4 Para calcular las fuerzas ssmicas que se desarrollan en la base de fundacionesenterradas en terreno plano, se pueden despreciar las fuerzas de inercia de las masas dela estructura que queden bajo el nivel de suelo natural y los empujes ssmicos del terreno,siempre que exista la restriccin lateral de acuerdo a lo dispuesto en subprrafo 7.2.3.

7.2.5 El nivel basal del edificio debe considerarse en la base de sus fundaciones. La

consideracin de otra posicin del nivel basal debe justificarse mediante un anlisis.

7.2.6 La presin de contacto admisible debe definirse en el nivel de contacto entre elterreno y la base del elemento de fundacin utilizado. En el caso de rellenos de hormignpobre bajo las fundaciones, la presin de contacto debe definirse en la base de dichorelleno; deben comprobarse las presiones de contacto y las deformaciones, tanto en labase del hormign pobre como en el contacto entre fundacin y hormign pobre.

7.3 Pilotes

7.3.1 En la evaluacin de la posibilidad de deterioro temporal o permanente de las

caractersticas de resistencia o de deformacin de los suelos de fundacin como resultadode la accin ssmica, deben incluirse los suelos que pueden ser afectados por pilotesaislados o grupos de pilotes, de acuerdo con las siguientes pautas mnimas:

a) pilotes aislados: hasta dos veces el dimetro del pilote por debajo de la cota de lapunta del mismo;

b) grupo de pilotes: hasta dos veces el dimetro o ancho del grupo por debajo de la cotade la punta del mismo.

7.3.2 Los pilotes deben quedar adecuadamente conectados a cabezales.

7.3.3 Los pilotes individuales o los cabezales de grupos de pilotes deben conectarsemediante vigas de amarre diseadas para resistir una fuerza en compresin o traccinno inferior a un 10% de la mayor carga vertical que acta sobre el pilote o sobre elconjunto.

7.3.4 En el clculo de la resistencia lateral de pilotes o grupos de pilotes debeconsiderarse que sta puede verse disminuida por aumento de presin de poros olicuefaccin del suelo, o por prdida de contacto entre el suelo y parte de la longitud delpilote debida a deformacin plstica del suelo.

7.3.5 No deben aceptarse pilotes de hormign sin armadura. En el diseo de los pilotes

deben considerarse, entre otros, los estados de carga correspondientes al traslado,instalacin, hinca y operacin del pilote.

7.3.6 Se requiere inspeccin especializada durante el hincado o construccin de pilotes.

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7.4 Estructuras contiguas

7.4.1 En el diseo de fundaciones de edificios colindantes o prximos a obras existentes,debe verificarse que la influencia de las nuevas cargas aplicadas no afecte elcomportamiento de la obra existente.

7.4.2 El diseo y clculo de las obras de agotamiento, socalzado, excavacin, entibaciny apuntalamiento, necesarias para materializar la construccin de edificios contiguos aotros ya existentes, deben considerar y disponer las medidas necesarias para evitar quecon motivo de estas faenas ocurran deformaciones o aparezcan solicitaciones que seanperjudiciales a la obra existente.

7.4.3 Antes de iniciar la construccin de un nuevo edificio, contiguo a obras existentes,debe ejecutarse un catastro detallado de las estructuras colindantes o cercanascomprometidas, incluyendo f isuras, grietas y desnivelaciones o distorsiones.

7.4.4 La naturaleza temporal de algunas de las obras indicadas en subprrafo 7.4.2

permite que su diseo y dimensionamiento se realicen con factores de seguridad menoresque los usuales. Por ese motivo, en el caso de interrupcin de faenas que impliquen quelas obras de proteccin trabajen en un perodo mayor al contemplado en el proyecto,deben adoptarse las medidas de refuerzo que sean pertinentes.

7.5 Empujes en muros subterrneos

7.5.1 La evaluacin de empujes de tierra que se indica a continuacin considera sueloscon superficie horizontal, actuando sobre muros perimetrales verticales arriostrados porlosas de piso.

7.5.2 La componente esttica del empuje de tierras debe evaluarse para una condicin dereposo.

7.5.3 La componente ssmica del empuje puede evaluarse usando la siguiente expresin:

goRs AHC = (7-1)

en que:

s = es la presin ssmica uniformemente distribuida en toda la altura H del muro;

H = es la altura del muro en contacto con el suelo;

= es el peso unitario hmedo del suelo o del relleno colocado contra el muro;

oA = es la aceleracin efectiva mxima del suelo, que se determina de la tabla 6.2

de acuerdo con la zonificacin ssmica del pas;

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RC = es un coeficiente igual a 0,45 para suelos duros, densos o compactados;

igual a 0,70 para suelos sueltos o blandos; e igual a 0,58 para rellenossueltos depositados entre el muro y el talud de una excavacin practicada ensuelo denso o compactado.

7.5.4 En el caso de existir napa dentro del suelo retenido, si la permeabilidad del suelo osus condiciones de drenaje son tales que impiden el desarrollo de incrementos de presinde poros que conduzcan a un deterioro del suelo o a su eventual licuefaccin, la expresin(7-1) debe usarse considerando un peso unitario modificado * dado por:

( ) -H

D-=* sat

w

sat (7-2)

en que:

= es el peso unitario hmedo del material retenido sobre la napa;

sat = es el peso unitario saturado del material bajo la napa;

wD = es la profundidad de la napa;

H = es la altura del muro en contacto con el suelo.

8 Elementos secundarios

8.1 Generalidades

8.1.1 El objetivo de este captulo es establecer condiciones y solicitaciones para el diseoy el anclaje de elementos secundarios y la interaccin de stos con la estructuraresistente, tomando en cuenta el uso del edificio y la necesidad de continuidad deoperacin.

8.1.2 No ser necesario efectuar el anlisis especificado en este captulo en el caso devehculos y otros equipos mviles.

8.1.3 Para el diseo de los elementos secundarios se deben considerar las siguientesfuerzas ssmicas en conjunto con otras solicitaciones. La componente horizontal debe serla definida en prrafo 8.3. La componente vertical debe tener una magnitud igual a 0,67

/g,PA po y debe considerarse hacia arriba o hacia abajo segn cual de estas situacionessea la ms desfavorable.

8.2 Criterios sobre el nivel de desempeo

8.2.1 Se distinguen tres niveles de desempeo en relacin al comportamiento ssmico deelementos secundarios: superior, bueno y mnimo, a los cuales corresponden valores delfactor de desempeo dK iguales a 1,35; 1,0 y 0,75 respectivamente.

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8.2.2 El nivel de desempeo que se debe exigir en cada caso depende del elementosecundario que se est considerando y de la categora del edificio, de acuerdo con laclasificacin indicada en prrafo 4.3. En la tabla 8.1, se indican los factores dedesempeo para varios casos de uso frecuente.

8.3 Fuerzas para el diseo de elementos secundarios y sus anclajes

8.3.1 Los elementos secundarios y sus anclajes a la estructura resistente deben disearsecon la siguiente fuerza ssmica horizontal actuando en cualquier direccin.

dpp KCQF= (8-1)

en que Qp

es el esfuerzo de corte que se presenta en la base del elemento secundario de

acuerdo con un anlisis del edificio en que el elemento secundario se ha incluido en lamodelacin. El coeficiente Cp y el factor de desempeo dK se obtienen de la tabla 8.1.

8.3.2 Alternativamente, el diseo y el anclaje de elementos secundarios rgidos, y deelementos secundarios flexibles relativamente livianos (cuyo peso total es menor que el20% del peso ssmico del piso en que se encuentran ubicados), puede realizarse con lasiguiente fuerza ssmica horizontal actuando en cualquier direccin:

( ) pdppkk PKCKPFF= (8-2)

en que el factor de amplificacin dinmica pK se determina segn lo dispuesto en

subprrafo 8.3.3, pC y pK se obtienen de la tabla 8.1. En caso que se use el mtodo de

anlisis esttico estipulado en prrafo 6.2, no debe utilizarse un valor de kk PF inferior a

0A .

8.3.3 El coeficiente Kp debe determinarse alternativamente mediante uno de los dos

procedimientos siguientes:

a) 2,2=pK (8-3)

b))(0,3+)-(1

0,5+0,5=K

222p

(8-4)

en que:

T1,1TT0,8para1=*

p*

T0,8Tpara)T/(T1,25=*

p*

p

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en que Tp es el perodo propio del modo fundamental de vibracin del elemento

secundario, incluyendo su sistema de anclaje, y T* es el perodo del modo con mayormasa traslacional equivalente del edificio en la direccin en que puede entrar enresonancia el elemento secundario. Para determinar no podr utilizarse un valor de T*

menor que 0,06 s.

8.4 Tabiques divisorios

8.4.1 Para los efectos de la interaccin entre la estructura del edificio y los tabiquesdivisorios stos se clasifican como sigue:

- solidarios, si deben seguir la deformacin de la estructura;

- flotantes, si pueden deformarse independientemente de la estructura.

8.4.2 La interaccin entre tabiques solidarios y la estructura resistente del edificio debe

ser analizada prestando especial atencin a la compatibilidad de deformaciones; para talefecto, estos elementos deben ser incorporados en el modelo utilizado en el anlisisssmico del conjunto, a menos que el desplazamiento relativo de entrepiso medido en elpunto en que est el tabique sea igual o menor que 0,001 veces la altura de entrepiso.

8.4.3 Los tabiques solidarios deben aceptar, sin que presenten daos que impidan su usonormal, la deformacin lateral que se obtiene de amplificar por 3* dKR la deformacin

lateral de entrepiso en el punto en que est ubicado el tabique, calculada con los mtodosdel captulo 6.

8.4.4 La distancia lateral libre entre los tabiques flotantes y la estructura resistente debe

ser igual o mayor que la deformacin lateral que se obtiene de amplificar por 3* dKR ladeformacin lateral de entrepiso en el punto en que est ubicado el tabique, calculada conlos mtodos del captulo 6.

8.4.5 Los anclajes de los tabiques flotantes deben disponerse de tal forma que permitan ladeformacin libre de la estructura resistente y a su vez aseguren la estabilidad transversaldel tabique.

8.5 Aspectos complementarios

8.5.1 El dimensionamiento de los anclajes se har sin contar con el rozamiento que

pudiera existir entre las superficies de apoyo.

8.5.2 Para evitar que los pernos de anclaje queden sometidos a esfuerzos de cizalleoriginados por solicitaciones ssmicas, deben disponerse elementos adicionales de fijacin.En aquellos casos en que esto no resulte prctico, los pernos de anclaje deben disearsepara resistir el esfuerzo de cizalle ssmico incrementado en un 100%. En ningn caso seaceptarn equipos sin anclaje.

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8.5.3 Los elementos secundarios que deben tener un nivel de desempeo superior1,35)=(Kd o bueno 1,0),=(Kd deben ser capaces de resistir sin dao las fuerzas de

diseo resultantes de las expresiones (8-1) y (8-2) segn corresponda.

8.5.4 Todos los equipos de suministro de gas, vapor, gases en redes de fro, agua a altas

temperaturas u otros lquidos peligrosos de edificios pertenecientes a la categora Aindicada en prrafo 4.3, deben estar provistos de un sistema de corte automtico que seactive cuando la aceleracin en la base del edificio alcance un valor igual a oA . Los

valores de se indican en la tabla 8.2, y dependen de la relacin que existe entre lapeligrosidad del efecto directo a que puede dar origen el dao y de las posibilidades queexisten de suspender sin mayores problemas el suministro o servicio que ofrece el equipo.

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Tabla 8.1 - Valores del oeficientepC y del factor de desempeo dK

para el diseo y anclaje de elementos secundarios

Factor de

desempeo,d

K

Categora del edificiopC

A B C

I Elementos secundarios

Apndices y elementos agregados

- Chimeneas, parapetos, cornisas y elementos agregados enmuros

- Elementos aislados empotrados en su base

- Equipo montado en cielo, pared o piso

- Repisas incluyendo su contenido permanente

- Letreros

Tabiques y muros no estructurales

- Escaleras

- Escapes horizontales o verticales

- Pasillos pblicos

- Pasillos privados

- Otras divisiones de altura total

- Otras divisiones de altura parcial

- Muros exteriores no resistentes y muros cortina

2,0

1,5

1,0

1,0

2,0

1,5

1,0

1,0

0,7

1,0

0,7

2,0

1,35

1,0

1,35

1,35

1,0

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,0

1,35

1,35

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,35

1,0

0,75

1,0

0,75

1,0

1,0

0,75

0,75

0,75

0,75

1,0

1,0

0,75

0,75

1,0

0,75

0,75

(Contina)

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Tabla 8.1 - Valores del coeficientepC y del factor de desempeo dK

para el diseo y anclaje de elementos secundarios

(Conclusin)

Factor de

desempeo,dK

Categora del edificiopC

A B C

II Equipos mecnicos o elctricos

- Equipos elctricos de emergencia

- Sistemas de alarma de fuego y humo

- Sistemas para sofocar incendios

- Sistemas de emergencia

2,0 1,35 1,35 1,35

- Calefactores, termos, incineradores, chimeneas,ventilaciones

- Sistema de comunicacin

- Sistemas de distribucin elctrica

- Estanques a presin y para lquidos peligrosos

2,0 1,35 1,0 0,75

- Estanques para lquidos inertes

- Ascensores

- Ductos y tuberas de distribucin

- Maquinaria en general

- Iluminacin

1,5

1,5

1,5

0,7

0,7

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,75

0,75

0,75

0,75

0,75

Tabla 8.2 - Valores del factor

Nivel de peligrosidadTrastornos

producidos porla interrupcindel suministro

o servicio

Alto Mediano Bajo

Pequeos 0,8 1,1 1,4

Medianos 1,1 1,4 1,7

Grandes 1,4 1,7 N.R * )

* ) N.R. = No se requiere de sistema de corte.

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Anexo A(Informativo)

Dao ssmico y recuperacin estructural

A.1 Generalidades

A.1.1 Las disposiciones de este anexo estn destinadas a fijar criterios y procedimientospara:

a) evaluar el dao producido en la estructura resistente de edificios como consecuenciade un sismo;

b) orientar la recuperacin estructural tanto de edificios daados por un sismo como deedificios potencialmente inseguros frente a un movimiento ssmico futuro.

A.1.2 Las caractersticas de una estructura que pueden modificarse con un proceso derecuperacin estructural son su resistencia, rigidez, ductilidad, masa y sistema defundaciones.

A.1.3 La recuperacin estructural se denomina "reparacin" cuando a una estructuradaada se le restituye al menos su capacidad resistente y su rigidez original.

A.1.4 La recuperacin estructural se denomina "refuerzo" cuando a una estructuradaada o sin dao se le modifican sus caractersticas de modo de alcanzar un nivel deseguridad predeterminado mayor que el original.

A.2 Evaluacin del dao ssmico y decisiones sobre la recuperacin estructural

A.2.1 El grado de dao ssmico de un edificio puede ser leve, moderado o severo.

A.2.2 La estimacin del grado de dao debe ser realizada por un profesional especialista,quien debe analizar y cuantificar el comportamiento de todos los parmetros que definenel dao.

A.2.3 La Direccin de Obras Municipales puede ordenar el desalojo de todo edificio quepresente un grado de dao severo y la posibilidad de colapso total o parcial frente arplicas o sismos futuros.

A.2.4 La Direccin de Obras Municipales, con el informe escrito concordante de al menosun profesional especialista, puede ordenar la demolicin de edificios con daos ssmicosseveros que presenten la posibilidad de colapso, que ponga en peligro vidas humanas obienes ubicados en la vecindad del edificio.

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A.2.5 La decisin sobre el tipo de recuperacin estructural de un edificio no slo debeconsiderar el grado de dao sino que tambin la intensidad ssmica que tuvo el evento enel lugar considerado.

A.3 Requisitos que debe cumplir el proyecto de recuperacin estructural

A.3.1 El proyecto de recuperacin estructural de un edificio daado por un sismo debe serelaborado por un profesional especialista y debe contar con la aprobacin de la Direccinde Obras Municipales. Cuando se trate de edificios de la categora A indicada en prrafo4.3, el proyecto de recuperacin estructural debe ser revisado por otro profesionalespecialista.

A.3.2 El proyecto de recuperacin estructural debe incluir los siguientes antecedentes:

a) catastro detallado de daos en los elementos componentes de la estructuraresistente;

b) estimacin del grado de dao;

c) determinacin de las causas y justif icacin de los daos;

d) nivel de seguridad ssmica de la recuperacin estructural;

e) criterios bsicos de diseo;

f) soluciones de reparacin y de refuerzos;

g) planos generales y de detalles;

h) especificaciones tcnicas constructivas;

i) nivel de inspeccin de obras;j) aprobacin del revisor del proyecto de acuerdo con lo establecido en

subprrafo A.3.1.

A.4 Disposiciones generales sobre mtodos de reparacin

A.4.1 En caso que la recuperacin estructural consulte elementos resistentes adicionalesdebe velarse porque su contribucin al comportamiento ssmico de la estructura seaefectiva, es decir, que durante el sismo dichos elementos de refuerzo reciban y transmitanlas solicitaciones en la forma considerada en el clculo.

A.4.2 Deben especificarse cuidadosamente los procesos de liberacin y traspaso decargas contempladas en el proyecto de recuperacin estructural. En caso necesario,debern efectuarse las mediciones en terreno que se requieran para verificar que secumplan las condiciones del proyecto y llevarse el registro correspondiente.

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A.5 Requisitos que debe cumplir el proceso constructivo de la recuperacinestructural

A.5.1 El proceso constructivo de la recuperacin estructural debe ser realizado por unaempresa con experiencia en este tipo de trabajo, debe contar con una inspeccinespecializada, y con la supervigilancia del profesional especialista que efectu el proyectode recuperacin.

A.5.2 El profesional encargado de la inspeccin debe ser independiente de la empresaejecutora de la obra y de estada permanente durante la etapa de obra gruesa. LaInspeccin puede ser realizada por el autor del proyecto de recuperacin.

A.5.3 La Direccin de Obras Municipales podr eximir de las disposiciones A.5.1 y A.5.2a las viviendas aisladas individuales que cumplan simultneamente con las doscondiciones siguientes:

a) tener una superficie inferior a 200 m2;

b) tener un nmero de pisos no superior a dos.

En este caso, el proceso constructivo debe contar con la supervigilancia del autor delproyecto de recuperacin.

A.6 Necesidad de recuperacin de edificios sin daos

A.6.1 Los edificios de la categora A indicada en prrafo 4.3, deben someterse cada 10

aos a una revisin con el fin de establecer su conformidad con los requisitos de estanorma.

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Anexo B

Referencias transitorias

B.1 Mientras no se oficialice la norma NCh427, deben usarse las disposiciones de"Specification for Structural Steel Buildings" de American Institute of Steel Construction,Inc., en sus versiones "Allowable Stress Design", 1989, o "Load and Resistance FactorsDesign", 1993, complementadas con "Seismic Provisions for Structural Steel Buildings",de AISC, 1992. Para elementos formados en fro debe usarse "Specification for theDesign of Cold-Formed Steel Structural Members", American Iron and Steel Institute,1986.

B.2 Mientras no se oficialice la nueva versin de la norma NCh430, que sustituye lasnormas NCh429.Of57 y NCh430.Of61, deben usarse las disposiciones de "Building CodeRequirements for Reinforced Concrete, ACI 318-95". En particular, los elementos

estructurales que forman parte de prticos de hormign armado destinados a resistirsolicitaciones ssmicas deben dimensionarse y detallarse de acuerdo con las disposicionespara zonas de alta sismicidad del captulo 21 de dicho Cdigo.

B.2.1 En caso de edificios estructurados con una combinacin de muros y prticos dehormign armado, en que el conjunto de los muros toma en cada nivel y en cada direccinde anlisis un porcentaje del esfuerzo de corte total del nivel igual o superior al 75%, eldiseo de los prticos debe satisfacer como mnimo las disposiciones 21.8.4 y 21.8.5 delCdigo ACI 318-95, siempre que el prtico sea responsable de tomar menos del 10% delesfuerzo de corte total de cada uno de sus niveles. Tambin se pueden acoger a estadisposicin aquellos prticos de estructuras cuyas solicitaciones ssmicas se hayan

calculado con factores Ro = 1 R= 2.

B.2.2 El diseo de muros no necesita satisfacer las disposiciones de los subprrafos21.6 .6.1 a 21.6.6.4 del Cdigo ACI 318-95.

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