30 Jun PRODISIS

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Ing. Joaquín Bojórquez Acuña 28 de mayo de 2021. Hermosillo, Sonora, México.

En las Normas Técnicas Complementarias para el diseño estructural del reglamento de construcción de Hermosillo (NTC-Hermosillo), estipulan las consideraciones de normas y códigos a implementar para el análisis sísmico de las estructuras como lo es el Manual de Diseño por Sismo de Comisión Federal de Electricidad del 2015 (CFE-2015). Por lo que el especialista en análisis estructural, requiere el coeficiente sisimico para construir el espectro de respuesta elástico de sitio. Así como también, lo requieren los integradores o prestadores de servicio para la elaboración de carpetas de diagnósticos de riesgo según los términos de referencia TRES-004-UEPC-2016 que concatenan toda la información realizada por diversos especialistas de distintas diciplinas.

Te recuerdo, que el coeficiente sísmico es el producto de la aceleración en roca por el factor de respuesta (F_Res) y factor de sitio (F_Sit), y el segundo una representación gráfica de pseudo-aceleraciones respecto a diversos periodos estructurales. Estos conceptos, se discuten en publicaciones anteriores. 

También, en publicaciones previas se ha comentado que CFE-2015 hace recomendaciones para determinar diversos espectros de respuesta en función de la importancia estructural y ofrece una herramienta muy potente y de fácil uso que te puede resolver la ingeniería sísmica previo al diseño estructural pero también por un incorrecto uso te puede llevar a un error en la obtención de la respuesta estructural de tu modelo matemático. Esta herramienta se denomina PRODISIS.

Es habitual, que el estructurista exija a los laboratorios de mecánica de suelo el coeficiente y espectro de respuesta independientemente si conocen o no la estructuración de la edificación proyectada, por lo que podría considerarse el primer error si se utiliza dado que los espectros de respuesta se construyen para un 5% de amortiguamiento estructural y que deben de modificarse según los elementos considerados en los diseños. El laboratorio de Mecánica de suelos, por lo general la única que información que tiene del proyecto es su ubicación y no del sistema estructural, pero puede haber excepciones.

La herramienta PRODISIS te puede proporcionar espectros de referencia en roca y espectros de respuesta en roca para un periodo de retorno fijo (Tr). El cuál, el Tr es un dato de entrada para el cálculo del espectro en roca para un Tr.

Para la captura del Tr, debes de tener cuidado. Esto te lo recomiendo porque en revisiones realizadas he encontrado espectros con un Tr de 2,300 años o un Tr de 50 cuya captura no deberían ser arbitrarias por lo que debes considerar la siguiente ecuación:

Por ejemplo, si se requiere calcular el Tr para una aceleración máxima con una probabilidad de excedencia del 10% en 50 años, encontramos un Tr muy normativo siendo Tr=475 años. 

Hasta esta etapa de análisis, solo se tienen parámetros de peligro sísmico basado en aceleraciones sobre roca por lo que el paso siguiente es llevar esas aceleraciones a la profundidad de desplante de la edificación. El dato más importante es el coeficiente sísmico cuyo cálculo se menciona al inicio de la presente publicación.

El siguiente módulo del PRODISIS a la que se limita la presente publicación, es para la construcción del espectro de respuesta elástico necesario para el diseño estructural de la edificación. Sin embargo, PRODISIS solo se limita para estructuras B1 y del grupo A por lo que forzosamente necesitas la velocidad de propagación de onda de corte del suelo (Vs30) y el periodo fundamental del suelo (Ts) para la caracterización del suelo y el cálculo del F_Res y F_Sit. En manuales anteriores a CFE-2015, el Vs30 se determinaba en función al número de golpes de la prueba penetración estándar, pero en esta última versión se corrige dado que el método no es representativo debido que la respuesta sísmica del suelo se da a una profundidad de 20 a 40 metros y no en estratos tan someros. De tal manera, que si eres un especialista en diseño estructural, integrador o gestor de diagnósticos de riesgo, asegúrate de obtener esos parámetros en sitio donde se pretende construir y que se pueden obtener con las metodologías mencionadas en publicaciones anteriores.

Teniendo en cuenta las limitaciones de PRODISIS, para las estructuras clasificadas como B2 (menores o igual a 400.00 m2 de construcción y menores a 13.00 m de altura) no puedes utilizar el programa por lo que debes de calcular espectros de aceleración constante para los 3 tipos de suelo y seleccionar el más crítico para tu estructura, es decir en el que se tenga una mayor respuesta estructural o en otras palabras donde se tenga un mayor desplazamiento de masa. Te recuerdo que esto se produce en el periodo fundamental de la estructura (Te).

La metodología anterior, es porque se toman en cuenta parámetros conservadores dado que no se realiza una caracterización del suelo y si no consideras todo lo mencionado con anterioridad, solo se estarían generando documentos que no aportan a la mitigación de riesgo y no aportan información para la elaboración del proyecto estructural, pero si cumples con un trámite para obtener una licencia de construcción y con esto también logras poner en riesgo a las personas que ingresen a la edificación.

Reflexiones y recomendaciones:

NTC-Hermosillo:

“ARTÍCULO 2.”- Una obra civil diseñada estructuralmente deberá ser estable y segura en su vida útil, como mínimo, y deberá cumplir con reglamentos y códigos de construcción aplicables.

• Del artículo 2 se recomienda modificar el periodo de retorno de 50 años como mínimo y asociar la seguridad con el tiempo de exposición o vida útil de la edificación proyectada.
• Retirar el periodo fundamental del suelo de 5 segundos, ya que se asocia a suelos blandos o sueltos y Hermosillo cuenta con suelos rígidos que se asocian a periodos cortos.

La seguridad y diseño estructural es una labor de gran responsabilidad profesional y civil. El RDE es responsable de la seguridad de los usuarios de la obra, así como de la inversión. El criterio a seguir es que las construcciones se revisen para los estados límite de falla y además para los estados límite de servicio, durabilidad y previsión de cualquier acción accidental a la que pueda estar expuesta en su vida útil. El diseño estructural se realiza para una condición de carga accidental con un período fundamental de 5 segundos en la vida útil de la obra civil para un período de retorno de 50 años como mínimo.”

• Si tienes un laboratorio de mecánica de suelos y no tienes el equipo y especialidad en ingeniería sísmica, no proporciones parámetros sísmicos dado que el estructurista busca deslindar responsabilidades o bien asegúrate de obtener el apoyo técnico necesario para entregar la información correcta.
• Si eres estructurista, asegúrate de obtener los parámetros necesarios y correctos para que no sobre diseñes o te quedes por debajo de la demanda sísmica. Revisa la información que se te entrega y corrobora con las metodologías establecidas dado que no necesariamente por venir dentro de un informe de geotecnia es correcto. Comenta con tu cliente, que lo mínimo necesario para realizar tu diseño es lo establecido en las metodologías vigentes.  
• Si eres integrador o gestor de diagnósticos de riesgo, asegúrate que la información que te entreguen los especialistas de todas las diciplinas tengan una relación ingenieril y que cumplan con el mismo objetivo. De lo contrario, todos estarían utilizando parámetros distintos y dejarías una incertidumbre bastante amplia en la mitigación de riesgo por agentes perturbadores de origen geológico y la carpeta que realizaste realmente no cumple con el objetivo de mitigación.
• Si eres dictaminador por parte de la Unidad Estatal de Protección Civil, estimo que tienes la autoridad para rechazar todo proyecto que no cumpla con lo mencionado en el presente artículo. Por lo que a título personal, te pido que me des la tranquilidad de no correr con algún tipo de riesgo al accesar ya sea en lo individual o familiar a las edificaciones donde se haya ameritado la elaboración de un Diagnóstico de Riesgo.

Si lográramos implementar de manera adecuada las matrices de gestión de riesgo, podríamos evitar colapsos de las edificaciones como han venido ocurriendo en los por un mal desempeño estructural y recuerda que en estos tiempos ya no aplica:

“La costumbre se hace ley”

En el Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C. (CICS) se cuenta con especialistas como el grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C representando a SMIE y el ACI capítulo Noroeste que te pueden apoyar en el desarrollo de tu proyecto.

Joaquín Bojórquez Acuña

Ingeniero Civil con Maestría en Valuación Inmobiliaria, Industrial y de Bienes Nacionales, Maestría en Ingeniería Económica y Financiera, Maestría en Estructuras Urbanas, Máster internacional en Estructuras de Edificación con CYPE, Maestría en Ingeniería Estructural y Sísmica, colaborador del consejo INCIDE, miembro del Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C, miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural A.C. SMIE, miembro del grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C., emprendedor PYME.

Linkedin: https://www.linkedin.com/in/joaquin-bojorquez-a-04b2bb43/

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