A.8 — EFECTOS SÍSMICOS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE NO HACEN PARTE DEL SISTEMA DE RESISTENCIA SÍSMICA
¿Qué cubre este capítulo?
Entre la estructura que resiste el sismo (Capítulo A.3) y los elementos no estructurales (Capítulo A.9) existe una franja intermedia que este capítulo regula: los elementos estructurales que figuran en los planos estructurales pero no hacen parte del sistema de resistencia sísmica. La lista de A.8.1.1 es ilustrativa, no taxativa: escaleras y rampas; tanques y piscinas; cerchas y correas de cubierta; viguetas y elementos secundarios de entrepiso; columnas, columnetas y machones que soportan cubiertas o partes menores; apoyos de ascensores y escaleras mecánicas.
La responsabilidad es inequívoca: todo elemento que aparezca en los planos estructurales lo diseña el diseñador estructural ante las solicitaciones de los Títulos A y B (A.8.1.2). Y el criterio de diseño es doble (A.8.1.3): debe verificarse tanto (a) el efecto de las fuerzas sísmicas sobre el elemento en sí, como (b) su capacidad de resistir las deformaciones que le impone el sistema de resistencia sísmica —y la influencia que el propio elemento pueda tener sobre la respuesta de la estructura, como las escaleras y rampas que actúan de facto como diagonales entre pisos.
Conceptos clave
La aceleración de piso aᵢ (A.8.2.1). El elemento se ve sometido a las mismas aceleraciones horizontales que el sistema de resistencia sísmica a su misma altura. Con el método de la fuerza horizontal equivalente, la ecuación A.8.2-1 la construye por interpolación:
- aᵢ = Aₛ + (Sₐ − Aₛ)·hᵢ/heq, para hᵢ ≤ heq
- aᵢ = Sₐ·hᵢ/heq, para hᵢ ≥ heq
donde Aₛ es la aceleración en la superficie del suelo (la ordenada espectral para período cero), Sₐ la del espectro de diseño para el período de la edificación, y heq la altura equivalente del sistema de un grado de libertad que simula la edificación, estimable como 0.75·hₙ. La lectura física: en la base el elemento siente la aceleración del terreno; a la altura equivalente siente Sₐ; y por encima la aceleración sigue creciendo, hasta cerca de 1.33·Sₐ en la cubierta (hₙ/heq = 1/0.75). Si se usa análisis dinámico, la aceleración de piso es la del análisis tras el ajuste de resultados de A.5.4.5, pero nunca menor que la de la ecuación A.8.2-1 (A.8.2.1.2). Para diafragmas de piso o cubierta se admiten estimaciones más precisas de las aceleraciones absolutas máximas, por ejemplo de análisis dinámicos.
La fuerza de diseño (A.8.2.2). La fuerza sísmica horizontal reducida, aplicada en el centro de masa y actuando en cualquier dirección, es Fₚ = (aₓ·g/R₀)·Mₚ, donde R₀ es el coeficiente de capacidad de disipación de energía correspondiente a los requisitos con que se diseña el elemento (A.8.4). La ecuación vale para elementos con un solo apoyo o sin desplazamientos relativos entre apoyos; dos afinamientos la completan: si el elemento tiene características dinámicas que amplifican su respuesta —típico de apéndices—, deben incluirse (A.8.2.2.1); y si sus apoyos pueden desplazarse relativamente (elementos conectados a dos pisos distintos), a Fₚ se suman las fuerzas inducidas por esos desplazamientos (A.8.2.2.2).
Uniones y deformaciones. Las uniones, empalmes y amarres al sistema de resistencia sísmica deben resistir la totalidad de las fuerzas sísmicas reducidas del elemento, además de los requisitos de A.3.6.4 (A.8.2.3). Y el elemento debe resistir sin deterioro las deformaciones que le impone la respuesta de la estructura: como mínimo, las derivadas de las derivas máximas de diseño del Capítulo A.6 (A.8.3.1).
Puntos críticos de aplicación
- La escalera que nadie modeló. Una escalera vaciada monolíticamente rigidiza la estructura como una diagonal entre pisos: atrae fuerzas que no se diseñaron y altera la respuesta que sí se calculó. El criterio (b) de A.8.1.3 obliga a considerar esa influencia — separarla o diseñarla para lo que realmente recibe.
- Requisitos de detallado por defecto (A.8.4.1). El diseño sigue lo indicado en el Título del material correspondiente y, en su defecto, los requisitos del nivel de capacidad de disipación de energía menor de los dados para ese material. Ese es también el contexto del R₀ de la ecuación A.8.2-2.
- El piso dinámico. Un análisis modal no autoriza aceleraciones de piso menores que las de la ecuación A.8.2-1: la comparación es obligatoria.
Relación con otros capítulos
- A.3: define el sistema de resistencia sísmica —la frontera de este capítulo— y los requisitos de amarres de A.3.6.4.
- A.4 y A.5: aportan Sₐ, el método de la fuerza horizontal equivalente y el ajuste de resultados dinámicos (A.5.4.5) con que se evalúa aᵢ.
- A.6: las derivas máximas que el elemento debe acomodar sin deterioro.
- A.9: el capítulo gemelo para elementos no estructurales; comparte la lógica de aceleración de piso (ec. A.9.4-2) pero agrega amplificación aₚ, coeficiente Rₚ y grados de desempeño.
- Títulos de materiales (C, F, etc.): los requisitos de detallado aplicables según A.8.4.
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