A.2 — ZONAS DE AMENAZA SÍSMICA Y MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO

¿Qué cubre este capítulo?

El Capítulo A.2 responde la primera pregunta de todo proyecto: ¿qué movimiento sísmico debo usar para diseñar en este sitio? La respuesta se arma en cuatro piezas encadenadas. Primero, la amenaza en roca: los mapas de las figuras A.2.3-2 y A.2.3-3 dividen el país en regiones a las que la Tabla A.2.2-1 asigna los parámetros Aₐ (aceleración horizontal pico efectiva) y Aᵥ (velocidad horizontal pico efectiva expresada como aceleración), ambos definidos para una probabilidad de excedencia del 10 % en 50 años —equivalente a un período de retorno medio de unos 475 años— (§A.2.2). Segundo, los efectos locales: el perfil de suelo (tipos A a F) y sus coeficientes de amplificación Fₐ y Fᵥ (§A.2.4). Tercero, la importancia de la edificación: los grupos de uso I a IV y su coeficiente I (§A.2.5). Y cuarto, la síntesis de todo en el espectro elástico de diseño Sₐ (§A.2.6), o alternativamente en familias de acelerogramas (§A.2.7).

El capítulo cierra con la componente vertical (§A.2.8), los estudios de microzonificación sísmica que pueden sustituir las secciones A.2.4 y A.2.6 en las ciudades que los adopten (§A.2.9) y los estudios sísmicos particulares de sitio (§A.2.10).

Conceptos clave

Zonas de amenaza: baja, intermedia y alta (§A.2.3). La zona se define con el mayor valor entre Aₐ y Aᵥ: baja si ambos son ≤ 0.10, intermedia si alguno supera 0.10 sin que ninguno exceda 0.20, y alta si alguno supera 0.20 (Tabla A.2.3-1). No es un dato decorativo: de la zona dependen los sistemas estructurales permitidos, el detallado DMI/DMO/DES y el método de análisis (Capítulo A.3). La Tabla A.2.3-2 trae las capitales: Bogotá es intermedia (Aₐ = 0.15, Aᵥ = 0.20), igual que Medellín; Cali, Bucaramanga, Pereira y Manizales son altas con 0.25; y los máximos entre capitales son Cúcuta y Villavicencio (Aₐ = 0.35) y Quibdó (0.35/0.35). El valor municipio por municipio está en el Apéndice A-4 — en este sitio lo automatizamos con el buscador de /calculadoras/municipio.

Perfiles de suelo A a F (§A.2.4, Tabla A.2.4-1). El ingeniero geotecnista clasifica los 30 m superiores del perfil usando la velocidad media de onda de cortante vₛ, el número medio de golpes N del SPT o la resistencia no drenada sᵤ: desde roca competente (A, vₛ ≥ 1500 m/s) y roca de rigidez media (B), pasando por suelos muy densos (C) y rígidos (D), hasta suelos blandos (E, vₛ < 180 m/s o más de 3 m de arcillas blandas). El perfil F (suelos licuables, turbas, arcillas de muy alta plasticidad o depósitos de gran espesor) no se clasifica por tablas: exige un estudio sísmico particular de sitio según §A.2.10.

Coeficientes Fₐ y Fᵥ (Tablas A.2.4-3 y A.2.4-4). Amplifican el espectro por efectos de sitio: Fₐ en la zona de períodos cortos y Fᵥ en la de períodos intermedios. Van desde 0.8 en roca tipo A hasta 2.5 (Fₐ) y 3.5 (Fᵥ) en perfil E con amenaza baja. Se permite interpolar linealmente para valores intermedios de Aₐ o Aᵥ.

Grupos de uso y coeficiente de importancia (§A.2.5). Grupo IV: edificaciones indispensables (hospitales con cirugía o urgencias, aeropuertos, centrales de líneas vitales); grupo III: atención a la comunidad (bomberos, policía, colegios y universidades); grupo II: ocupación especial (más de 200 personas en un salón, comercios de más de 500 m² por piso); grupo I: ocupación normal. El coeficiente I vale 1.00, 1.10, 1.25 y 1.50 para los grupos I a IV (Tabla A.2.5-1) y escala directamente el espectro.

El espectro Sₐ y sus cuatro tramos (§A.2.6.1, Figura A.2.6-1). Definido para un amortiguamiento del 5 % del crítico, con tres períodos de quiebre: T₀ = 0.1·AᵥFᵥ/(AₐFₐ), Tᴄ = 0.48·AᵥFᵥ/(AₐFₐ) y Tʟ = 2.4·Fᵥ. Los tramos son: (1) la rampa inicial Sₐ = 2.5·AₐFₐ·I·(0.4 + 0.6·T/T₀) para T < T₀, utilizable solo en análisis dinámico y para modos diferentes del fundamental (§A.2.6.1.3); (2) la meseta Sₐ = 2.5·AₐFₐ·I hasta Tᴄ; (3) la rama descendente Sₐ = 1.2·AᵥFᵥ·I/T entre Tᴄ y Tʟ; y (4) la cola Sₐ = 1.2·AᵥFᵥ·Tʟ·I/T² para períodos largos. Puede construirlo y descargarlo para su municipio y perfil de suelo en la calculadora de /calculadoras/espectro. El Reglamento también define los espectros de velocidades y de desplazamientos (§A.2.6.2 y §A.2.6.3), útiles en verificaciones de períodos largos.

Puntos críticos de aplicación

• La zona de amenaza no reemplaza al suelo, ni el suelo a la zona. Aₐ y Aᵥ describen la amenaza en roca; Fₐ y Fᵥ la modifican por el depósito local. Un proyecto en zona intermedia sobre perfil E puede terminar con demandas espectrales comparables a las de zona alta sobre roca.

• El perfil de suelo lo define el geotecnista con datos, no la costumbre. “Asumir tipo D” sin ensayos viola §A.2.4: la clasificación exige parámetros medidos en los 30 m superiores y, si hay indicios de inestabilidad (laderas, licuación), ni siquiera aplican las tablas (§A.2.4.1.1). Además, un perfil con más de 3 m de suelo entre la roca y la cimentación no puede clasificarse como A ni B (§A.2.4.5.4).

• Bogotá no se diseña con las tablas del A.2. Las ciudades con microzonificación sísmica aprobada (obligatoria para capitales y ciudades de más de 100 000 habitantes en amenaza intermedia o alta, §A.2.9.2) tienen reglamentación sustitutiva que reemplaza A.2.4 y A.2.6 (§A.2.9.1). Verifique siempre si su municipio tiene decreto de microzonificación vigente antes de usar Fₐ y Fᵥ genéricos.

• La rampa inicial no es para el modo fundamental. Usar Sₐ reducido en T < T₀ para el período fundamental de la estructura subestima las fuerzas: para el método de la fuerza horizontal equivalente rige la meseta 2.5·AₐFₐ·I.

• Acelerogramas con reglas estrictas (§A.2.7). Mínimo 3 registros compatibles con la sismología del sitio (con 7 o más se permite promediar en vez de tomar máximos), con límites de ajuste espectral entre 0.8T y 1.2T y entre 0.2T y 1.5T.

• Componente vertical = 2/3 de la horizontal (§A.2.8). Relevante en voladizos, luces largas y preesfuerzo, en concordancia con §A.3.6.13.

Relación con otros capítulos

El espectro construido aquí alimenta el cortante basal del Capítulo A.4 (fuerza horizontal equivalente) y los análisis del Capítulo A.5 (dinámico). La zona de amenaza determina los sistemas estructurales y el detallado permitidos en el Capítulo A.3, y los grupos de uso definidos en §A.2.5 gobiernan la supervisión técnica (A.1 y Título I), el desempeño de elementos no estructurales (A.9) y los requisitos de edificaciones indispensables (A.12, que agrega el espectro de umbral de daño). Los efectos locales se documentan en el estudio geotécnico del Título H, y los espectros de seguridad limitada para edificaciones existentes se usan en el Capítulo A.10.

Análisis editorial no oficial. Consulte el Reglamento NSR-10.