A.9 — ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

¿Qué cubre este capítulo?

En la mayoría de los sismos, los heridos y las pérdidas no los causa la estructura sino lo que cuelga de ella. El Capítulo A.9 rige el diseño sísmico de los elementos no estructurales y sus anclajes: acabados y elementos arquitectónicos, instalaciones hidráulicas, sanitarias, eléctricas y de gas, equipos mecánicos, estanterías e instalaciones especiales (A.9.1.2). Solo quedan exentas las edificaciones de los grupos de uso I y II en zonas de amenaza sísmica baja (A.9.1.3).

Conceptos clave

Grados de desempeño (A.9.2). El desempeño ante el sismo de diseño se clasifica en Superior (daño mínimo, sin interferir la operación), Bueno (daño totalmente reparable, con posible interferencia) y Bajo (daños graves, incluso no reparables, pero sin desprendimiento ni colapso). La Tabla A.9.2-1 fija el mínimo por grupo de uso: Superior para los grupos IV y III, Bueno para el II y Bajo para el I. El propietario puede exigir un grado mejor comunicándolo por escrito; sin esa comunicación, solo obliga el mínimo (A.9.2.2).

Responsabilidades repartidas (A.9.3). Quien firma o rotula el plano de cada diseño particular responde por su grado de desempeño (A.9.3.1); el supervisor técnico verifica que lo instalado pueda cumplirlo (A.9.3.2); y la coordinación entre sistemas corresponde al diseñador arquitectónico de la licencia (A.9.3.3).

Dos estrategias de diseño (A.9.4.1). O se separan de la estructura —aislados con holgura suficiente para el sismo de diseño y resistiendo por sí mismos sus fuerzas inerciales— o se disponen elementos que admitan las deformaciones, flexibles para acompañar las derivas sin superar el daño de su grado de desempeño, en coordinación con el ingeniero estructural.

La fuerza de diseño (A.9.4.2). Una sola ecuación (A.9.4-1) gobierna el capítulo:

Fₚ = (aₓ·aₚ/Rₚ)·g·Mₚ ≥ (Aₐ·I/2)·g·Mₚ

• aₓ — aceleración en el punto de soporte, por análisis dinámico o con la ecuación A.9.4-2: crece linealmente de Aₛ (en el terreno) a Sₐ en la altura equivalente h_eq ≈ 0.75·hₙ, y sigue como Sₐ·hₓ/h_eq por encima; Sₐ se toma como el mayor de las dos direcciones de análisis. En la base, por debajo o por fuera de la estructura, aₓ = Aₐ·I (A.9.4.8).
• aₚ — amplificación dinámica del elemento (1.0 a 2.5, Tablas A.9.5-1 y A.9.6-1): cercana a 1.0 si es rígido (período ≤ 0.06 s) y bien anclado; alta si es flexible o su masa está lejos del soporte.
• Rₚ — disipación de energía del elemento y su anclaje, entre 0.5 y 6.0 según el tipo de anclaje (A.9.4.9): Especiales (Rₚ = 6, Título F con disipación especial DES), Dúctiles (Rₚ = 6, anclajes profundos —embebido/diámetro > 8— químicos o vaciados en sitio según C.21; prohibidos pernos de expansión y tiros), No dúctiles (Rₚ = 1.5, anclajes superficiales, de expansión o con tiros) y Húmedos (Rₚ = 0.5, solo mortero o adhesivos, sin anclaje mecánico a tracción).

Los equipos mecánicos y eléctricos añaden una fuerza vertical de ±⅓ del peso, sin amplificar por aₓ ni aₚ ni dividir por Rₚ (A.9.4.4). Las conexiones de fachada se diseñan para 1.33·Fₚ, y sus pernos, soldaduras y espigos para 3.0·Fₚ (A.9.4.10); en esfuerzos de trabajo, las fuerzas se multiplican por 0.7 (A.9.4.7). Los amarres a la estructura deben resistir tensión y compresión, sin contar fricción ni morteros de pega (A.9.4.5).

Acabados y elementos arquitectónicos (A.9.5). La norma señala los elementos cuya falla mata: muros de fachada que caen a la calzada, vuelco de muros interiores, cielos rasos, enchapes de fachada (diseñados como sistema completo), áticos y parapetos (incluida su falla hacia adentro sobre cubiertas frágiles), vidrios (holguras, vidrio de seguridad; Capítulo K.4), paneles prefabricados y las columnas cortas o cautivas: el muro que restringe parcialmente una columna debe separarse de ella o llegar hasta la losa (A.9.5.2). Si el viento supera 0.7·Fₚ en fachadas, gobierna el viento y los anclajes se diseñan para 1.4 veces esas fuerzas (A.9.5.4). En la Tabla A.9.5-1, la mampostería no reforzada no se permite en desempeño Superior ni Bueno.

Instalaciones y equipos (A.9.6). La Tabla A.9.6-1 cubre desde sistemas contra incendio (aₚ = 2.5) hasta luminarias; para la componente vertical, aₚ se incrementa 33 %. Se exigen empates flexibles con las redes de servicios públicos donde haya desplazamiento relativo con el terreno (A.9.6.4); en el grupo de uso IV, interruptores automáticos de gas y electricidad activados a 0.5·Aₐ (amenaza intermedia y alta, A.9.6.5) y ascensores según ANSI/ASME A17.1 (amenaza alta, A.9.6.6). Tuberías, ductos y bandejas pequeñas o con colgadores ≤ 300 mm quedan exentos de soportes (notas de la tabla).

Puntos críticos de aplicación

• El piso (Aₐ·I/2)·g·Mₚ no se negocia: ningún Rₚ generoso puede perforarlo.
• Rₚ lo fija el anclaje realmente construido: un perno de expansión convierte cualquier diseño “dúctil” en Rₚ = 1.5.
• La columna cautiva es el error clásico de interacción muro-columna; detectarla es tarea compartida.
• Luminarias en péndulo: aₚ = 1.5 y factor de seguridad 4.0 en el soporte.

Relación con otros capítulos

A.2 aporta Aₐ, I, los grupos de uso y el espectro del que salen Aₛ y Sₐ; A.4 y A.5, los métodos con que se evalúa aₓ; A.6, las derivas que dimensionan holguras y capacidad de deformación (A.9.4.3, A.9.5.6); A.8 es el gemelo para elementos estructurales ajenos al sistema de resistencia sísmica. Hacia otros Títulos: B (esfuerzos de trabajo, B.2.3), C.21 (anclajes al concreto), F (anclajes especiales y estanterías) y K.4 (vidrios).

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