Sociedad Panamea de Ingenieros y Arquitectos

Colegio de Ingenieros Civiles

Reglamento de Diseo Estructural

para la Repblica de Panam - 2004

REP 2004

Versin 01

Miembros de la Comisin del Reglamento Estructural:

Ing. Csar Kiamco, Coordinador Ing. Luis Alfaro Ing. Enrique Asensio Ing. George Berman Ing. Alvaro Calvo Ing. Maximiliano DePuy Ing. Octavio Franco Ing. Pastora Franceschi Ing. Fernando Guerra Ing. Luis Garca Ing. Amador Hassel Ing. Martn Isaac Ing. Ernesto Ng Ing. Oscar Ramirez Ing. Daniel Ulloa Ing. Juan Yinh

REGLAMENTO ESTRUCTURAL PANAMEO 2004

CONTENIDO CAPTULO 1- PROVISIONES GENERALES................................... 10 CAPITULO 2 - CARGAS DE GRAVEDAD. ...................................... 14 CAPITULO 3 - CARGAS DE VIENTO.............................................. 27

3.0 Referencia............................................................................... 27 3.1 Provisiones Generales........................................................... 27 3.2 Definiciones. ........................................................................... 27

Tanques y Estructuras Similares............................................... 38 Letreros Cerrados......................................................................... 38

CAPITULO 4 - CARGAS SISMICAS ................................................ 60 4.1 Provisiones generales............................................................. 60 4.2 Criterios, anlisis y procedimientos de diseo estructural ...... 78 4.3 Componentes y sistemas arquitectnicos, mecnicos y elctricos..................................................................................... 122 4.4 Requerimientos de diseo de fundaciones........................... 143 4.5 Acero..................................................................................... 145 4.6 Concreto estructural.............................................................. 146 4.7 Mampostera ......................................................................... 146 4.8 Madera.................................................................................. 146 Apndice A.4 Provisiones complementarias............................... 148 Sistema de Muro de Carga ......................................................... 169 Sistema de Marco Momento Resistente ..................................... 169

CAPITULO 5 - GEOTCNIA .......................................................... 183 5.1 General ................................................................................ 183 5.2 Exploracin de sitios ............................................................ 183

GNEAS................................................................................... 197 5.3 Diseo de Cimientos Superficiales ...................................... 199 5.4 Diseo de Cimientos Profundos .......................................... 224 5.5 Diseo de Estructuras de Retn .......................................... 228 5.6 Control de Excavaciones ..................................................... 235 5.7 Referencias:......................................................................... 238 6.1 Vivienda unifamiliar............................................................... 243 6.2 Diseo para resistir viento. ................................................... 243

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6.3 Diseo para resistir sismo..................................................... 243 6.4 Construccin tpica. .............................................................. 243 6.5 Requerimientos para la construccin tpica .......................... 243

CAPITULO 7 - CONCRETO REFORZADO ................................... 251 7.1 Diseo estructural. ................................................................ 251 7.2 Viviendas unifamiliares de concreto reforzado. .................... 251

CAPITULO 8 - CONCRETO PRE-ESFORZADO........................... 253 8.1 Generalidades....................................................................... 253 8.2 Diseo de los elementos....................................................... 253 8.3 Sistemas de postensionado.................................................. 254 8.4 Detalles constructivos ........................................................... 255

CAPITULO 9 ACERO.................................................................. 257 9.1 Acero estructural................................................................... 257 9.2 Acero formado en fro. .......................................................... 257

CAPITULO -10 MADERA. .............................................................. 258 10.1 Alcance. ............................................................................... 258 10.3 Viviendas unifamiliares de madera. .................................... 258 10.4 Propiedades Mecnicas...................................................... 258

CAPITULO 11- MAMPOSTERIA.................................................... 260 11.1 Alcance. .............................................................................. 260

CAPITULO 12 - INFRAESTRUCTURAS........................................ 262 12.0 Alcance. .............................................................................. 262 12.1 Normas de diseo............................................................... 262 12.2 Aprobaciones. ..................................................................... 262

CAPITULO 13 - REMODELACIONES DE ESTRUCTURAS Y OTRAS FACILIDADES. ............................................................................... 263

13.1 Alcance. .............................................................................. 263 Procedimiento para la Aprobacin de Sistemas Alternativos de Construccin para la Vivienda Unifamiliar en la Repblica de Panam....................................................................................................... 264

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El Reglamento para el Diseo Estructural en la Repblica de Panam, REP 2004.

Un comentario. Por el Ingeniero Csar Kiamco, coordinador del Comit del Reglamento Estructural de la Sociedad Panamea de Ingenieros y Arquitectos Del Prologo al REP 84: Vctor Levi Introduccin Panam es un pas de grandes contrastes no solamente en su cultura sino en sus edificaciones. Por una parte, en la Ciudad de Panam se construyen edificios multipisos como los que se encuentran en ciudades importantes de pases de un alto desarrollo humano. Por la otra, en las reas rurales se construyen las ms primitivas de las edificaciones. El REP 2004 intenta apoyar la construccin de cualquier tipo de edificacin moderna y, a la vez, fomentar la construccin segura de la vivienda rural ms sencilla. Historia de los reglamentos estructurales panameos Los reglamentos de diseo estructural encierran los conocimientos que le permiten al Hombre construir estructuras seguras y econmicas. El tener claras reglas del juego en el diseo estructural siempre fue aspiracin de los ingenieros y arquitectos de Panam, pas en el que los profesionales se forman en muchas partes del mundo. El primer proyecto patrocinado por la Sociedad Panamea de Ingenieros y Arquitectos fue el Cdigo Antissmico de Panam. Lo prepararon en 1976 los comisionados Ingenieros Diego Pardo, presidente, Adolfo Quelquejeu y Csar Kiamco. Era un reglamento para el diseo ssmico basado en el Cdigo de California que, no obstante, tena anexos para atender las cargas de gravedad y de viento. El primer reglamento estructural que tuvo fuerza de ley en la Repblica de Panam fue el REP 84. Se public en la Gaceta Oficial Nmero 20.203 del mircoles 23 de enero de 1985. Dej de ser un cdigo antissmico con anexos para tratar cargas de gravedad y

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de viento: haba captulos dedicados a carga gravedad, suelo, viento y sismo , por una parte, y, por la otra, los que atendan la resistencia: concreto, acero y suelo. Ocurren cambios importantes en el reglamento estructural panameo al pasar del REP 84 al REP 94. Por una parte, se le da una nueva organizacin temtica al reglamento. Por otra parte, se calibraron los requisitos de diseo a la prctica de la construccin en Panam: Los coeficientes ssmicos de Captulo 4 se determinaron mediante la proyeccin de aceleraciones del terreno provenientes de las fuentes de liberacin de energa que rodean a la Repblica de Panam. Quedaron atrs los factores de zona del Cdigo de California. Nace el Captulo 6 la Pequea Vivienda que acepta la construccin tpica de mampostera hueca pero exige que se confinen los bloques con vigas y columnas de amarre de concreto reforzado. En el Captulo 2 cargas de gravedad se proveen los resultados de mediciones en el campo de pesos de materiales utilizados en la construccin panamea. El REP 2004 es el resultado de evolucin. Con pocas alteraciones, la estructura del REP 94 servir para la del REP 2004. Contina la bsqueda de coeficientes ssmicos y de presiones de viento que correspondan a la geografa de Panam. Anlogamente, en el captulo de geotcnia, se incorporan disposiciones para hacerle frente a los efectos de los suelos expansivos, ubicuos en el istmo. Independientemente de la calibracin a la realidad de la construccin en Panam, se acepta la conveniencia que utilizar como paradigmas tanto de carga como de resistencia las normas del Instituto Americano del Concreto (ACI), el Instituto Americano de Construccin en acero (AISC) y la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE). Perfil de la Comisin de REP 2004 Forman parte de la Comisin de REP 2004 ingenieros estructurales, geotcnicos y gelogos. Hay diseadores tanto de instituciones como de la empresa privada y educadores de la Universidad Tecnolgica de Panam (UTP) y de la Universidad Santa Mara La Antigua (USMA). Por el aporte que pueden hacer los constructores al Captulo 6, la Pequea Vivienda, se ha invitado a la Cmara Panamea de la Construccin (CAPAC) para participe en la Comisin. Con excepcin de los representes de la CAPAC que tambin son miembros de la SPIA, la participacin en la Comisin es iniciativa personal. Las afiliaciones las hemos presentado para mostrar la gama de conocimiento y experiencia con que dispone el REP a travs del trabajo voluntario de profesionales.

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Comisionado Disciplina Ejercicio Afiliacin Ing. Csar Kiamco Estructuras Diseo SPIA Ing. Luis Alfaro Geotecnia Diseo ACP1 Ing. Enrique Asensio Civil Construccin CAPAC Ing. George Berman Geotecnia Diseo SPIA Ing. Alvaro Calvo Estructuras Diseo SPIA Ing. Maximiliano DePuy Geotecnia Diseo ACP Ing. Octavio Franco Estructuras Diseo ACP Ing. Pastora Franceschi Geologa Diseo ACP Ing. Fernando Guerra Estructuras Diseo ACP Ing. Luis Garca Estructuras Docencia y diseo UTP Ing. Amador Hassel Geotecnia Docencia y diseo UTP Ing. Martn Isaac Estructuras Docencia y diseo UTP Ing. Ernesto Ng Estructuras Docencia y diseo USMA Ing. Oscar Ramrez Estructuras Docencia y diseo UTP Ing. Daniel Ulloa Estructuras Diseo ACP Ing. Juan Yinh Estructuras Construccin y diseo CAPAC Estructura del REP El margen de seguridad est contenido no solamente en los factores de carga y los de resistencia sino, tambin, en las cargas vivas de diseo, que, en vez de ser las de cualquier da, son las mximas en la vida de la estructura. Los factores de carga y de resistencia se encuentran en ACI y AISC. Las cargas de diseo, en ASCE 7. Los captulos de REP se agrupan en tres reas: el cmputo de cargas, el diseo estructural y el tipo de construccin. Cmputo de cargas Gravedad (Captulo 2) Viento (Captulo 3) Sismo (Captulo 4) Suelo (Captulo 5)

1 Autoridad del Canal de Panam

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Diseo estructural Suelo (Captulo 5) Concreto reforzado (Captulo 7) Concreto pre-esforzado (Captulo 8) Acero (Captulo 9) Madera (Captulo 10) Mampostera (Captulo 11) Tipo de construccin Vivienda unifamiliar (Captulo 6) Infraestructura (Captulo 12) Remodelaciones(Captulo 13) Cargas Las cargas de gravedad para un tipo de ocupacin dado son, para propsitos prcticos, iguales en todo el mundo. Las cargas de viento y de sismo dependen de la ubicacin geogrfica. Las cargas vivas del Captulo 2 son las de ASCE 7. Las cargas muertas son casi todas las que se mencionan en el Comentario de ASCE 7. Para cargas de viento, a parte de mediciones de velocidades en el aeropuerto, no hay informacin que sea til para diseo de ingeniera. Por ahora, se distinguen entre los dos lados de la cordillera: las velocidades de viento son mayores en el sector atlntico que en el pacfico. Para sismo, hay bastante ms informacin. Los factores ssmicos reflejan la variacin en la sismicidad de la Repblica de Panam. El mayor riesgo existe en las fronteras con Colombia y Costa Rica. El menor, aunque lejos de ser despreciable, en las inmediaciones de la Ciudad de Panam. El Captulo 3, Viento, es una traduccin de las disposiciones de viento de ASCE 7-97 y el Captulo 4, Sismo, de las provisiones ssmicas de ASCE 7-95. Se prev que los captulos de viento y sismo de futuras versiones del REP sern abreviados: se incorporarn las secciones de viento y sismo de ASCE por referencia. El aporte del REP ser las distribuciones, por una parte, de velocidades de viento en diferentes zonas del pas y, por la otra, de coeficientes ssmicos a travs del istmo de Panam. El Captulo 5, Geotcnia, especifica tanto las cargas producidas por el suelo como, tambin, la resistencia provista. El Captulo 5 tiene visas de ser manual de diseo. Se consider que era una oportunidad de recoger informacin en otrora dispersa y ponerla a disposicin de los profesionales de diseo. La justificacin de una estructura propia para el Captulo 5 es la siguiente: La mayor incertidumbre en conocer las propiedades del suelo cuando se le compara con la de los materiales de construccin de la superestructura.

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La necesidad de una evaluacin confiable de las acciones y resistencias de estructuras que retienen o son soportadas por suelos debido, por una parte, a lo complejo de la geologa del istmo de Panam. Por la otra, a las magnitudes de las cargas impuestas por los edificios de gran altura. Diseo Los de captulos de diseo el Captulo 7 (Concreto reforzado), Captulo 8 (Concreto Pre-esforzado), Captulo 9 (Acero), Captulo 10 (Madera) y Captulo 11 (Mampostera) incorporan, por referencia, normas reconocidas. En futuras versiones del REP, podemos esperar que los Captulos 7 y 8 se fundan en uno, como lo es en ACI 318: Concreto Estructural. Por otra parte, se preve la necesidad de agregar un captulo para el diseo en aluminio para el que hay referencias reconocidas y otro para materiales compuestos para el que se deber seleccionar las normas que promueva la prctica del momento. Tipo de construccin El Captulo 6 permite que la pequea vivienda de mampostera se pueda construir sin tener que llenar los requisitos del resto del REP. A cambio de la excepcin, los bloques debern estar confinados por columnas y vigas de amarre de concreto reforzado. Los sistemas de vivienda distintos al de la construccin de mampostera debern someterse a pruebas para obtener un certificado de aceptacin. Con el Captulo 12, Infraestructura, el REP adquiere otra dimensin: vela no solamente por los edificios, sino por estructuras mayores en particular, los puentes y de propiedad pblica. El Captulo 13, Remodelaciones, aparece por primera vez en el REP. Exige que la estructura modificada no solo cumpla con el diseo ssmico segn el Captulo 4 sino con el diseo para resistir fuerzas de gravedad y viento. El prximo REP La investigacin sobre seguridad estructural se lleva acabo en un nmero reducido de pases de desarrollo humano avanzado. Afortunadamente, la informacin se comparte con el resto del mundo. A medida que se va conociendo ms sobre cmo hacer las estructuras ms seguras, deberemos cambiar el REP. Sin embargo, importar tecnologa es solo una parte de nuestro trabajo. A los profesionales panameos le corresponden investigaciones propias de nuestra geografa: Medir presiones de viento a travs del pas Llevar acabo una interpretacin ms avanzada de la sismicidad de Panam para determinar la amenaza ssmica Estudiar nuestros edificios tanto su diseo como su construccin para comprobar que el comportamiento es el mismo que supone ACI, AISC y ASCE.

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Determinar analtica y experimentalmente la seguridad estructural de la vivienda tpica que autoriza el REP. Promover cambios a la construccin tpica para hacerla ms segura y, en la medida que la seguridad lo permita, ms econmica. Panam, junio de 2004.

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CAPTULO 1- PROVISIONES GENERALES 1.1 Alcance. El Reglamento de Diseo Estructural para la Repblica de Panam, Versin 2004, rige en todo en territorio de la Repblica de Panam. 1.2 Propsito. Los requisitos del Reglamento tienen como intencin asegurar contra el colapso de la estructura o contra fallas estructurales mayores, y, en este sentido, son requerimientos mnimos. La proteccin contra daos a elementos no-estructurales podra requerir el diseo de estructuras de mayor resistencia y rigidez que las que resulten de la aplicacin del Reglamento. 1.3 Cargas de Diseo 1.3.1 Gravedad. Los efectos de gravedad en las estructuras se evaluarn utilizando las cargas muertas y las cargas vivas del Captulo 2. 1.3.2 Viento. Los efectos de viento en las estructuras se evaluarn utilizando las cargas derivadas del Captulo 3 y la clasificacin de edificios y estructuras segn la Tabla 1-1. 1.3.3 Sismo. Los efectos de sismo en las estructuras se evaluarn utilizando las cargas derivadas del Captulo 4 y la clasificacin de edificios y estructuras segn la Tabla 1-1. 1.3.4 Suelo. Los efectos del suelo en las estructuras se evaluarn utilizando los principios de la geomecnica presentados en el Captulo 5. 1.4 Resistencia de los suelos. La resistencia de los suelos que soporten estructuras se determinar utilizando los principios de la geomecnica presentados en el Captulo 5. 1.5 La Vivienda Unifamiliar. La estructura de la vivienda unifamiliar de una sola planta que se soporta directamente sobre el suelo cumplir con los requerimientos del Captulo 6. 1.6 Infraestructuras y vialidad terrestre. El diseo estructural de obras de infraestructura y vialidad terrestre cumplir con los requerimientos del Captulo 12. 1.7 Remodelaciones y rehabilitaciones de estructuras. El diseo estructural de remodelaciones y rehabilitaciones cumplir con los requerimientos del Captulo 13. 1.8 Mtodos de Diseo Estructural. 1.8.1 Concreto reforzado. El diseo de estructuras de concreto reforzado se llevar a cabo segn lo especifica el Captulo 7 y las referencias all citadas para resistir los efectos de carga de gravedad, viento, sismo, y suelo determinados segn los Captulos 2, 3, 4 y 5, respectivamente.

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1.8.2 Concreto pre-esforzado. El diseo de estructuras de concreto pre-esforzado se llevar a cabo segn lo especifica el Captulo 8 y las referencias all citadas para resistir los efectos de carga de gravedad, viento, sismo, y suelo determinados segn los Captulos 2, 3, 4 y 5, respectivamente. 1.8.3 Acero. El diseo de estructuras de acero estructural y acero formado en fro se llevar a cabo segn lo especifica el Captulo 9 y las referencias all citadas para resistir los efectos de carga de gravedad, viento, sismo, y sismo determinados segn los Captulos 2, 3, 4 y 5, respectivamente. 1.8.4 Madera El diseo de estructuras de madera se llevar a cabo segn lo especifica el Captulo 10 y las referencias all citadas para resistir los efectos de carga de gravedad, viento, sismo, y sismo determinados segn los Captulos 2, 3, 4 y 5, respectivamente. 1.8.5 Mampostera. El diseo de estructuras de mampostera se llevar a cabo segn lo especifica el Captulo 11 y las referencias all citadas para resistir los efectos de carga de gravedad, viento, y sismo determinados segn los Captulos 2, 3, 4 y 5, respectivamente. 1.9 Anlisis y Diseo Mediante Computadoras 1.9.1 General. Los mtodos de anlisis y diseo estructural por computadora no son un sustituto para la competencia y el buen juicio ingenieril. Consecuentemente, estos mtodos debern emplearse de una manera responsable. El Ingeniero deber tener control total de sus decisiones, comprender las bases tcnicas de las mismas, y evaluar de una manera independiente y personal cada rengln de informacin en el cual base su diseo. 1.9.2 Consideraciones Generales. Es responsabilidad del Ingeniero Estructural cumplir con lo siguiente: Emplear slo aquellos programas de computadora cuyo funcionamiento y limitaciones son conocidas. Basar sus decisiones de diseo slo en aquellos programas de computadora y datos numricos cuya validez haya sido verificada. Emplear en sus clculos slo aquellos programas de computadora aplicables al tipo de problema que analiza. Asegurar que las aplicaciones comerciales que usa tengan la documentacin adecuada. En particular, la documentacin debe describir los mtodos analticos empleados y las limitaciones impuestas al programa. Asegurar que las aplicaciones comerciales que use correspondan a una versin verificada y autorizada para el uso por el autor de la aplicacin. Verificar los resultados obtenidos. Esto lo realizar ya sea analizando el mismo problema con uno o ms programas independientes o mediante mtodos aproximados que ofrezcan un orden de magnitud realista. 1.9.3 Presentacin de los Clculos Estructurales. La memoria de clculos estructurales constar de clculos manuales, data de entrada y salida de programas de computadora, dibujos y esquemas que contribuyan a documentar el diseo estructural.

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1.10 Instrumentacin Ssmica de Edificios 1.10.1 Instrumentacin mnima. Todo edificio de ms de quince pisos 5000 m2 de construccin estar dotado de acelergrafos de movimiento fuerte con registros en tres componentes. 1.10.2 Ubicacin. Se instalar un acelergrafo al nivel de la base en todo edificio nuevo. Para edificios de ms de 20 pisos, se instalar un acelergrafo adicional, interconectado al primero, en la azotea o en el nivel inferior al techo. 1.10.3 Adquisicin de la Instrumentacin. El dueo del edificio comprar la instrumentacin ssmica. 1.10.4 Mantenimiento. El mantenimiento y coordinacin de la instrumentacin ssmica correr a cargo de las Universidades e Instituciones que realicen trabajos de investigacin ssmica. 1.10.5 Reglamentacin. La Junta Tcnica de Ingeniera y Arquitectura reglamentar la compra, instalacin y administracin de la instrumentacin.

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TABLA 1-1

Clasificacin de Edificios y Otras Estructuras para Cargas de Viento y Sismo

Naturaleza de la Ocupacin Categora Edificios y otras estructuras que representan poca amenaza a la vida humana en caso de falla, incluyendo, pero sin limitarse a: I

Facilidades agrcolas Facilidades temporales Facilidades de almacenamiento temporales

Todos los edificios y otras estructuras excepto las de las Categoras I, III y IV II

Edificios y otras estructuras que representan una amenaza significativa a la vida humanaen caso de falla, incluyendo, pero sin limitarse a: III

Edificios y otras estructuras donde se renen ms de 300 personas en un rea Edificios y otras estructuras con escuela primaria, escuela secundaria, o facilidades

parvularias con capacidad de ms de 250

Edificios y otras estructuras para universidades o facilidades para educacin de adultos con una capacidad mayor que 500

Facilidades para cuidado de salud con una capacidad de 50 o ms pacientes residentes pero sin facilidades para ciruga o tratamiento de urgencia

Crceles y facilidades de detencin Estaciones de generacin de electricidad y otras facilidades de utilidades pblicas

no incluidas en la Categora IV

Edificios y otras estructuras que contienen suficientes cantidades de sustancias toxicas o explosivas que pueden ser peligrosas para el publico si se dejan escapar

Edificios y otras estructuras designadas como facilidades esenciales, incluyendo pero no limitadas a: IV

Hospitales y otras facilidades de cuidado de salud que tengan ciruga o facilidades de tratamiento de urgencia

Estaciones de bomberos, rescate y polica y garajes de vehculos de urgencia Albergues designados para terremotos, huracanes y otras urgencias Centros de comunicacin y otras facilidades requeridas para respuesta de urgencia Estaciones de generacin de electricidad y otras facilidades de utilidades pblicas

requeridas durante una urgencia

Edificios y otras estructuras que tengan funciones crticas para la seguridad nacional

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CAPITULO 2 - CARGAS DE GRAVEDAD. 2.1 Provisiones generales. Esta seccin proporciona los requerimientos mnimos de cargas muertas y vivas para el diseo de edificios y otros tipos de estructuras. Las cargas aqu especificadas son apropiadas para ser usadas con los esfuerzos y factores de carga recomendados en las especificaciones de uso internacional para el diseo de concreto reforzado y pre-esforzado, acero, madera y mampostera. 2.2 Cargas Muertas 2.2.1 General. Las cargas muertas comprenden el peso de todas las construcciones permanentes, incluyendo techos, cielorrasos, paredes, pisos, escaleras y equipos fijos. 2.2.2 Peso de los Materiales y Tipos de Construccin. Para determinar las cargas muertas, se debern emplear los pesos reales de los materiales o tipo de construccin. Los pesos no debern ser menores que los valores dados en las Tablas 2.1 a 2.4, salvo que se presente evidencia debidamente documentada para sustentar valores menores. De ser inferiores, los valores supuestos debern estarn sujetos a la aprobacin de la Junta Tcnica de Ingeniera y Arquitectura. 2.2.3 Peso de paredes y particiones. El peso de paredes y particiones que soportan losas, vigas y columnas se determinar tomando en cuenta la distribucin de paredes y particiones en torno a los elementos estructurales, el sentido de accin del sistema de piso, la altura libre entre pisos y el peso unitario de proyeccin horizontal de las paredes, particiones y acabados dado por las Tablas 2.2 a 2.4. La carga uniformemente distribuida equivalente as computada no ser inferior a 1.50 KN/m2. 2.2.4 Peso de Equipo Fijo. AI proyectar las cargas muertas para propsitos de diseo, se deber incluir el peso de equipo de servicio fijo, tal como bajantes de plomera, alimentacin elctrica, y sistemas de calefaccin, ventilacin, y aire acondicionado, siempre y cuando dicho equipo sea soportado por miembros estructurales. 2.2.5 Consideraciones especiales. Se le advierte a los ingenieros, arquitectos, y dueos que debern considerar factores que puedan resultar en diferencias entre las cargas actuales y las calculadas. 2.3 Cargas Vivas 2.3.1 General Las cargas vivas son aquellas producidas por el tipo de uso u ocupacin de la edificacin o estructura y no incluyen las cargas muertas ni las cargas ambientales tales como las cargas debidas a viento, lluvia, o sismo. Las cargas vivas en un techo pueden ser producidas (1) por los trabajadores, equipo y materiales durante operaciones de mantenimiento del techo y (2) durante la vida de la estructura por objetos mviles tales como maceteros y personas. 2.3.2 Cargas Uniformemente Distribuidas

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2.3.2.1 Cargas Vivas Requeridas. Las cargas vivas supuestas en el diseo de edificaciones y otras estructuras sern las cargas mximas susceptibles de ser producidas por el uso u ocupacin mismas pero en ningn caso sern menores que las cargas unitarias distribuidas mnimas de la Tabla 2.5. 2.3.2.2 Provisin para Divisiones Internas Mviles. En los edificios de oficinas donde las divisiones estn sujetas a ser movidas, se aumentar la carga viva para tomar en cuenta la carga de particiones, independientemente de si los planos muestran o no particiones. Esta provisin se obviar si la carga viva especificada excede 4.0 KN/m2. 2.3.3 Cargas Concentradas. Los pisos u otras superficies similares se disearn para soportar de una manera segura las cargas vivas uniformemente distribuidas de la Seccin 2.3.2 o las cargas concentradas dadas en la Tabla 2.5, cualesquiera produzca los mayores esfuerzos. A menos que se indique en otra forma, las cargas concentradas se supondrn distribuidas sobre un rea de 750 mm por 750 mm y colocadas donde produzcan los mayores esfuerzos. 2.3.3.1 Miembros que soportan techos con acceso. Los nudos de las cuerdas inferiores de cerchas de techo o cualquier punto de otros miembros estructurales que soporten techos sobre pisos de manufactura, almacenamiento comercial, o garajes comerciales debern soportar de manera segura una carga concentrada suspendida de por los menos 9 KN, adems de la carga muerta. Para los dems tipos de ocupacin, se utilizar una carga de 1 KN en vez de 9 KN. 2.3.4 Cargas en Sistemas de pasamanos y guardarieles. Un pasamanos es un riel que se agarra por la mano para guiarse y soportarse. Un sistema de guardariel es un sistema de componentes de edificio cerca de los lados abiertos de una superficie elevada cuyo propsito es el de minimizar la posibilidad de una cada desde la superficie elevada. 2.3.4.1 Cargas. Los sistemas de pasamanos y guardarieles se disearn para resistir una carga vertical y otra horizontal de 750 N/m aplicadas simultneamente en su parte superior y para transferir estas cargas, a travs de sus soportes, a la estructura. La carga horizontal se aplicar perpendicularmente al plano del pasamano o guardariel. Para residencias de una y dos familias, esta carga se podr reducir a 450 N/m. Los pasamanos y guardarieles debern ser capaces de resistir una carga concentrada de 900 N actuando en cualquier direccin y aplicada sobre cualquier punto de la parte superior y tendrn dispositivos de fijacin y estructura de soporte para transferir esta carga a los elementos estructurales apropiados del edificio. No ser necesario suponer que la carga acta concurrentemente con las cargas especificadas en el prrafo anterior. Los rieles intermedios (excepto los de los pasamanos), los balastres, y cualquier panel intermedio debern disearse para resistir una carga horizontal normalmente aplicada de 1.25 KN/m2 actuando sobre toda su rea tributaria, incluyendo aberturas y espacios entre los rieles. No ser necesario suponer que esta carga acta simultneamente con las cargas de los dos prrafos anteriores. 2.3.5 Cargas No-especificadas. Para los usos o tipo de ocupacin que no estn especificados en las Secciones 2.3.2 2.3.3, la carga viva de diseo deber determinarse de una manera satisfactoria ante la Junta Tcnica de Ingeniera y Arquitectura.

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2.3.6 Cargas Parciales. Se considerar la posibilidad de que la carga viva apropiadamente reducida aplicada sobre solo una parte de la estructura o miembro produzca un efecto ms desfavorable que el que se producira si la misma intensidad se aplicara sobre la estructura o miembro completo. 2.3.7 Cargas de Impacto. Se considerar que las cargas de la Seccin 2.3.2.1 toman en cuenta condiciones ordinarias de impacto. El diseo estructural deber tomar en cuenta condiciones de uso o cargas que incluyan vibraciones o fuerzas de impacto fuera de lo comn. 2.3.7.1 Ascensores. Todas las cargas de ascensores se incrementarn en un 100% para impacto. Los soportes se disearn dentro de los lmites de reflexin prescritos por ANSI/ASME A17.1 Y ANSI/ASME A17.2. 2.3.7.2 Maquinaria. El peso de maquinaria y cargas mviles se incrementar para considerar los efectos de impacto, como sigue: (1) maquinada de ascensores, 100%; (2) maquinaria ligera movida por eje o por motor, 20%; (3) maquinaria movida por motor maquinaria alternativa o unidades mandadas a potencia, 50%; (4) tensores o colgadores para pisos o balcones, 33%. Estos porcentajes debern incrementarse cuando as lo recomiende el fabricante. 2.3.7.3 Vas para Gras. La carga de diseo de los soportes de gra, excepto aquellos en donde se use slo gras manuales, se incrementarn para efectos de impacto como sigue: (1) una fuerza vertical igual a 25% de la carga mxima por rueda. (2) una fuerza lateral igual a 20% del peso del carro de gra ms la carga, solamente, aplicada en dos mitades a la parte superior de cada riel; (3) una fuerza longitudinal igual a 10% de la carga mxima por rueda de la gra, aplicada en la parte superior del riel. Excepcin: Estas cargas se podrn reducir si se presentan datos tcnicos de sustentacin que sean aceptables para la Junta Tcnica de Ingeniera y Arquitectura. 2.3.8 Reduccin de la Carga Viva 2.3.8.1 rea de Influencia y Reduccin Permisible. Los miembros que tengan un rea de influencia de 40 m2 o ms, podrn ser diseados para una carga viva reducida determinada por la siguiente ecuacin:

+=

IO A

LL 57.425.0

donde L es la carga viva reducida soportada por el miembro en kN/m2, L0 es la carga viva sin reducir soportada por el miembros en kN/m2 de la Tabla 2.5 y es el rea de influencia en m

IA2.

El rea de influencia se define como el rea de piso sobre el cual la superficie de influencia para efectos estructurales es significativamente distinta a cero. El rea de influencia para una columna es cuatro veces el rea tributaria; para una viga, es dos veces su rea tributaria, y para una losa en dos direcciones es igual al rea de una franja. Las reas de influencia para miembros que soportan ms de un piso se suman. Concretamente, el rea de influencia para una columna interior es el rea de las cuatro naves que la rodean. Para columnas exteriores no-esquineras, el rea de dos naves. .

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Para columnas esquineras, el rea de una nave. Para una viga interior, el rea de las naves de ambos lados. Para vigas exteriores, el rea de una nave. La carga viva reducida no deber ser menor que 50% de la carga viva unitaria L0, para aquellos miembros que soporten un piso ni menos de 40% de la carga viva unitaria L0 en otros casos. 2.3.8.2 Limitaciones: Para cargas vivas de 5.0 KN/m2 o menos, no se permitir reduccin en reas para reuniones, garajes o losas en una direccin. Para cargas que excedan 5.0 KN/m2 y para garajes para vehculos de pasajeros nicamente, se permitir una reduccin de 20% para los miembros que soportan ms de un piso. 2.3.9 Cargas Vivas Mnimas para Techos 2.3.9.1 Los techos planos, inclinados o curvos se disearn para las cargas vivas obtenidas con la siguiente ecuacin:

221 /6.0 mKNRRLr =

donde Lr es la carga viva en el techo en KN/m2 de proyeccin horizontal. Los factores de reduccin R1 y R2 se determinan como sigue R1 = 1.0 para At 20 m2 R1 = 1.2 0.011At para 20 < At < 60 m2 R1 = 0.6 para At 60 m2 donde At es el rea tributaria, en metros cuadrados, del miembro y R2 = 1.0 para F 1/3 R2 = 1.2 0.6F para 1/3 < F < 1 R2 = 0.6 para F 1 donde F es la inclinacin del techo en mm/mm o la razn alto/luz multiplicada por 32 para un arco o domo. 2.3.9.3 Techos especiales. Techos utilizados para paseo se disearn para una carga viva mnima de 3.0 KN/m2. Techos utilizados para jardines de techo o para propsito de reunin se disearn para una carga viva mnima de 5.0 KN/m2. Techos utilizados para otros propsitos especiales se disearn para las cargas apropiadas, segn indique o apruebe la Junta Tcnica de Ingeniera y Arquitectura. 2.4 Referencias. Las siguientes normas se han citado en este captulo: Prctica Estndar Nacional Americana para la Inspeccin de Ascensores, Escaleras Mecnicas, y Aceras Mecnicas (Manual del Inspector), ANSI A17.2-1985 Cdigo de Seguridad Estndar Nacional Americano para Ascensores y Escaleras Mecnicas, ANSI/ASME A17.1-1984. Norma Nacional Americana para Lugares de Asambleas, Pabellones y Estructuras Sustentadas por Aire, ANSI/NFPA 102-1986.

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TABLA 2.1

Pesos unitarios de cubiertas de techo KN/m2 Lb/ft2

Tejas Asbesto-cemento 0.200 4Asfalto 0.150 3Cemento 0.800 16Arcilla

Bloques de 50 mm 0.600 12Bloques de 750 mm 1.000 20Ludowici 0.500 10Romanas 0.600 12Espaolas 0.950 19

Madera 0.100 2Pizarra de 5 mm 0.350 7Pizarra de 6.5 mm 0.500 10

Techo corrugado Acero 0.100 2Asbesto-cemento 0.200 4

Techos de felpa Tres capas de felpa y grava 0.275 5.5Cinco capas de felpa y grava 0.325 6.5

Prearmado de tres capas de felpa, sin grava 0.150 3

Prearmado de cinco capas de felpa, sin grava 0.200 4

Membrana impermeable Bituminosa, cubierta con grava 0.275 5.5Bituminosa, de superficie lisa 0.075 1.5Aplicada en lquido 0.050 1Lmina de una capa 0.035 0.7

Cubierta de metal Acero, calibre 20 0.125 2.5Acero, calibre 18 0.150 3Cobre o estao 0.050 1

Cubierta de madera

Pino de Pacfico (abeto Douglas) de 50 mm 0.250 5

Pino de Pacfico (abeto Douglas) de 75 mm 0.400 8

Forro Yeso de 13 mm 0.100 2Madera de 25 mm 0.1500 3Carton de fibra de 13 mm 0.038 0.75Madera laminada de 22 mm 0.140 2.8

Aislamiento Lminas de 25 mm

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Vidrio celular 0.03500 0.7Vidrio fibroso 0.00650 1.1Cartn de fibra 0.00886 1.5Perlita 0.00472 0.8Espuma de poliueretano 0.00118 0.2Espuma de ueretano forrada 0.00295 0.5

Rgido de 13 mm 0.0375 0.75Concreto aislante (cada 25 mm) 0.1500 3

Claraboya de marco de metal y vidrio alambrado de 6 mm 0.400 8

TABLA 2.2

Pesos unitarios de cielorrasos KN/m2 lb/ft2 Repello inferior en losas

Losa de slida de concreto reforzado 0.30

Losa de slida de concreto postensionado 0.00

Losa de viguetas de concreto reforzado y bloques de Blokmign 0.25 Losa de viguetas de concreto reforzado y bloques huecos de

concreto 0.30

Losa de viguetas de concreto reforzado y bloques huecos de arcilla 0.35

Losa de viguetas pretensionadas y bloques huecos de concreto 0.40

Repello (directamente sobre concreto, sin listn)

Cemento de 13 mm 0.25 5 Yeso de 13 mm 0.13 2.5

Sistema de suspensin Canales de acero 0.10 2 Enrasillado de madera 0.13 2.5

Cartn de fibra acstico 0.05 1 Lminas de yeso

Espesor de 13 mm 0.10 2 Espesor de 16 mm 0.13 2.5

Madera machihembrada 25 mm x 150 mm (no incluye de listones) 0.20 4

Listn de metal y repello de cemento 0.40 8

Listn de metal suspendido y repello de cemento 0.75 15

Listn de metal suspendido y repello de yeso 0.50 10

Agregar para peso ductos mecnicos 0.20 4

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TABLA 2.3 Pesos unitarios de pisos

lb/ft2 Relleno

Arena de 25 mm 0.40 8 Mortero o concreto de 25 mm 0.60 12

Mosiacos sobre relleno de mortero 250 mm x 250 mm 1.45 29 300 mm x 300 mm 1.50 30 500 mm x 500 mm 1.80 36

Revestimientos (No incluye el relleno)

Baldosas de cramica o de gres de 20 mm 0.50 10

Azulejos de cermica de 5 mm 0.13 2.5 Pizarra de 25 mm 0.75 15 Terrazo de 25 mm 0.65 13

Baldosas de linoleo o asfalto de 6 mm 0.05 1

Baldosas de vinil 0.10 2 Mastique de 20 mm 0.45 9 Alfombras 0.04 0.8 Madera dura de 22 mm 0.20 4 Madera suave de 20 mm 0.13 2.5

Bloques de madera de 75 mm sobre mstique 0.50 10

Membrana impermeabilizante 0.03 0.5

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TABLA 2.4

Pesos unitarios de paredes KN/m2

Bloques huecos de concreto de peso normal (No incluye repello)

Espesor de 75 mm 1.05 21 Espesor de 100 mm 1.40 28 Espesor de 150 mm 1.80 36 Espesor de 200 mm 2.55 51

Bloques huecos de arcilla (No incluye repello)

Espesor de 75 mm 0.85 17 Espesor de 100 mm 0.90 18 Espesor de 150 mm 1.40 28 Espesor de 200 mm 1.70 34

Ladrillos de arcilla (No incluye repello) Espesor de 100 mm 2.00 40 Espesor de 200 mm 4.00 80 Espesor de 300 mm 6.00 120

Repello de cemento y arena (Cada cara) 0.25 5 Ventanas, vidrio y marco 0.40 8 Particiones mviles de metal 0.20 4

Particiones de entramado de madera o acero con lminas de yeso de 15 mm de ambos lados 0.40 8

Bloques de vidrio de 100 mm 0.90 18 Piedra de 100 mm 2.75 55 Vidrio estructural de 25 mm 0.75 15

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TABLA 2.5

Cargas Vivas Distribuidas y Concentradas Mnimas

Ocupacin o uso Uniforme Concentradas KN/m2 Notas KN Notas Abanicos, cuarto de 7.5 8

Aceras, vas de acceso vehicular, y patios sometidos al paso de camiones 12.5 5 35.50 6

Aire acondicionado, rea de mquinas 10.0 8

Almacenamiento, reas encima de cielorraso 1.0

Almacenamiento, edificios de Ligero 6.0 Pesado 12.5

Almacenamiento de granos o heno 15.0 8

Altillo no residencial Sin almacenamiento 1.25 Almacenamiento 4.0 8

Asamblea y teatros

Asientos fijos (sujetados al piso) 3.0

Vestbulos 5.0 Asientos movibles 5.0 Plataformas (asamblea) 5.0 Escenario 7.5

Archivos, cuarto de Equipo de duplicado 7.5 8 Tarjetas 6.0 8 Cartas 4.0 8

Armeras y salones de prctica 7.5

Ascensores Piso de cuarto de mquina 7.5 8

Enrejado 1.33 sobre 2 580 mm2

Balcones Exteriores 5.0 Residencias de 1 2 familias, sin exceder

10 m2 3.0

Barreras vehiculares Bibliotecas

Salones de lectura 3.0 4.5

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Estanteras 7.5 3 4.5 Pasillos 4.0 8 4.5

Bvedas de seguridad en oficinas 12.5 8

Caseta de botes 5.0 8 Central telefnica 7.50 8 Calderas, cuarto de 15.0 8

Cielorraso accesible para almacenaje ligero, no para personas 0.5 12

Cocinas, exceptuando las domsticas 7.5 8

Combustible, cuarto de 20.0 Comedores Computadoras, equipo de 7.5 8

Cuarto fro sin sistema de techo 12.5 9

Cuarto fro con sistema de techo

Piso 7.5 Techo 12.5

Dormitorios Sin particiones 4.0 Con particiones 2.0

Escaleras y salidas 5.0 7 Escaleras de incendio

Viviendas unifamiliares 2.0 Otras 5.0

Escuelas Salones de clase 2.0 4.50 Pasillos del primer piso 5.0 4.50

Pasillos por encima del primer piso 4.0 4.50

Estadios y arenas Graderas 5.0 4

Asientos fijos (sujetados al piso) 3.0 4

Estudio de transmisin radial, televisora 5.0

Escotillas, tragaluces removibles, cielorrasos accesibles 4.50

Fbrica de hielo 15.0 Fundiciones 30.0 8

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Garajes

Automviles de pasajeros nicamente 2.5 1

Camiones y buses 10 Gimnasios

Pisos principales y balcones 5.0 4

Graderas de ceremonias 5.0 4 Hangares 7.5 2 Hospitales

Salas de operacin, laboratorios 3.0 4.50

Cuartos privados 2.0 4.50 Salas 2.0 4.50

Pasillos por encima del primer piso 4.0 4.50

Hoteles

Habitaciones privadas y sus pasillos 2.0

Habitaciones pblicas y sus pasillos 5.0

Imprentas, plantas

Composicin 5.0 Linotipo 5.0 Almacenamiento de papel 11 Imprentas 7.5 8

Instituciones penales Celdas 2.0 Pasillos 5.0

Incineradores, piso para cargar 5.0

Invernaderos 7.5 Juzgados, tribunales 2.5-5.0 Laboratorios cientficos 5.0 Lavanderas 7.5 8 Manufactura

Ligera 6.0 9.0 Pesada 12.5 13.5

Marquesinas 3.75 Morgue 6.0 Oficinas, edificios de

Computadoras Cargas de uso

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anticipado

Archivo Ver archivo, cuarto de

Mquinas de oficina 5.0 8

Vestbulos y pasillos del primer piso 5.0 4.5

Oficinas 2.5 4.5

Pasillos por encima del primer piso 4.0 4.5

Panadera 7.5

Parque de diversiones, estructura de 5.00 8

Pasarelas elevadas (Catwalks) 1.25

Pasillos Primer piso 5.0

Los otros pisos Igual a ocupacin

Pasillos y plataformas elevadas (que no sean salidas) 3.0

Patios y terrazas peatonales 5.0 Pistas

Patinaje sobre hielo 12.5 Patinaje sobre ruedas 5.0

Pblico, cuartos o salones 5.0

Residencias de una o dos familias

Toda rea excepto balcones y altillos 2.0

Altillos no-habitables sin almacenamiento 0.5

Altillos no-habitables con almacenamiento 1.0

Altillos habitables 1.5 Residencias multifamiliares

Habitaciones privadas y sus pasillos 2.0

Habitaciones pblicas y sus pasillos 5.0

Restaurantes 5.0

Recreacional: Canchas de boliche, salones de billar y similares 3.75

Salones de baile 5.0

25

Servicios sanitarios 3.0 Sistemas de pisos de acceso

Oficina 2.5 9.00 Computadoras 5.0 9.00

Terrazas (patio y azoteas) Igual a ocupacin

Teatro Vestidores 5.0 Telar

Emparrillado 3.0

Vigas de pozo, 3.7 KN/m por par

Vigas de cabecera, 14.6 KN/m

Riel de pasador, 3.7 KN.m

Proyeccin 5.0

Transformadores, cuartos de 10.0 8 Ventas, tiendas, al detal

Primer piso 5.0 4.5 Pisos superiores 3.75 4.5

Ventas, tiendas, al por mayor (Todos los pisos) 6.0 4.5

Viviendas unifamiliares

Altillos no habitables sin almacenamiento 0.5

Altillos no habitables con almacenamiento 1.0

Altillos habitables y reas de dormitorio 1.5

Las otras reas excepto balcones 2.0

26

CAPITULO 3 - CARGAS DE VIENTO

3.0 Referencia. El Captulo 3 est basado en el texto, tablas y figuras de la Seccin 6 de ASCE 7-98 - Cargas de diseo mnimas para edificios y otras estructuras. 3.1 Provisiones Generales. 3.1.1 Alcance. Los letreros y edificios, incluyendo los marcos y sistemas estructurales primarios, componentes y fachadas, debern disearse para resistir las presiones mnimas causadas por el viento y provistas en este captulo. 3.1.2 Clasificacin de edificios y otras estructuras. Los edificios y otras estructuras se clasifican de acuerdo a su tendencia de albergue, de acuerdo a la Tabla 3-1. Las categoras varan del I al IV, en donde la categora I representa edificios y otras estructuras que poseen un bajo peligro para las vidas humanas en el caso de una eventual falla, mientras que la categora IV representa estructuras esenciales que requieren un mayor factor de seguridad. 3.1.3 Procedimientos permitidos. El diseo de cargas de viento para letreros y edificios, incluyendo los marcos y sistemas estructurales primarios, componentes y fachadas, se determinarn por el Procedimiento Analtico especificado en 3.3. 3.1.4 Presiones de viento en caras opuestas de cada superficie de un edificio. En el clculo de cargas de viento para sistemas primarios, as como para componentes y fachadas, deber tomarse en cuenta la suma algebraica de las presiones en lados opuestos de cada superficie del edificio. 3.1.5 Carga mnima de viento. La carga mnima de viento ser determinada utilizando una presin neta de 0.48 KN/m2. Se entiende por presin neta la suma algebraica de las presiones en lados opuestos de cada superficie del edificio. 3.2 Definiciones. Las siguientes definiciones aplican a las provisiones de esta seccin. Acantilado: en relacin a los efectos topogrficos de 3.3.7, una pendiente pronunciada que generalmente separa dos niveles o reas de poca inclinacin. Altura promedio del techo, h: promedio de la altura del alero del techo y del punto ms alto del techo, a excepcin de techos con inclinacin menor de 10 grados en donde la altura promedio del techo ser la altura del alero. rea efectiva de viento: rea usada para determinar GCp. Para componentes y fachadas, el rea efectiva de viento en las Figuras 3-3 a 3-6 es la luz multiplicada por un ancho efectivo que no tiene que ser menor que un tercio de la luz. Para pernos de

27

componentes, el rea efectiva de viento no ser mayor que el rea tributaria de un perno individual. Carga de diseo, F: carga esttica equivalente usada para determinar cargas de viento en edificios abiertos y otras estructuras. Cerro: en relacin a los efectos topogrficos de 3.3.7, terreno caracterizado por un pronunciado relieve en cualquier direccin. Colina: en relacin a los efectos topogrficos de 3.3.7, una cima alargada de un cerro caracterizada por un pronunciado relieve en dos direcciones. Componentes y fachadas: elementos de cubiertas de edificio que no califican como parte del sistema primario del edificio. Cubiertas de edificios: techos, paredes exteriores, armazones de puertas y ventanas, tragaluces, y otros componentes que cubren el edificio. Edificios, abiertos: edificios que tienen cada pared al menos 80% abiertos. Esta condicin para cada pared es dada por la ecuacin Ao 0.8A g, donde: Ao = rea total de aberturas en una pared que recibe presin externa positiva, en m2 Ag = rea bruta de la pared, en m2 Edificios, cerrados: edificios que no cumplen con las especificaciones de los edificios abiertos o parcialmente cerrados. Edificios, parcialmente cerrados: edificios que cumplen con: 1. El rea total de las aberturas en una pared que recibe presin externa positiva excede la suma de las reas de las aberturas de las paredes y techo del edificio en ms de 10%, y 2. El rea total de las aberturas en una pared que recibe presin externa positiva excede 0.37 m2 1% del rea de esa pared, el valor que sea menor, y el porcentaje de aberturas de las paredes y techo del edificio no excede 20%. Estas condiciones estn dadas por las siguientes ecuaciones: 1. Ao > 1.1Ag 2. Ao > 0.37 m2 0.01Ag, el menor de los dos valores, y Aoi/Agi 0.20, donde: Ao, Ag son las reas definidas para edificios abiertos Aoi = la suma de las reas de aberturas en paredes y techo sin incluir Ao, en m2 Agi = la suma de las reas brutas en paredes y techo sin incluir Ag, en m2 Edificios y otras estructuras, flexibles: edificios esbeltos y otras estructuras con una frecuencia natural menor que 1 Hz.

28

Edificios y otras estructuras, forma regular: edificios y otras estructuras que no poseen formas geomtricas inusuales. Edificios y otras estructuras, rgidos: edificios y otras estructuras con una frecuencia natural mayor o igual a 1 Hz. Factor de importancia: factor usado para medir el nivel de peligro para las vida humanas y daos a la propiedad. Presin de diseo: presin esttica equivalente usada para determinar cargas de viento en edificios. Sistema primario: conjunto de elementos estructurales diseados para proveer soporte y estabilidad a la estructura de manera global. El sistema primario generalmente recibe cargas de viento desde ms de una superficie. Velocidad bsica de viento, V: velocidad de rfaga de 3 segundos a 10 metros de altura en Exposicin C (ver seccin 3.3.6.1) calculada segn se especifica en la seccin 3.3.4. 3.3 Procedimiento Analtico. 3.3.1 Alcance. El procedimiento descrito en esta seccin podr utilizarse para edificios u otras estructuras que cumplan los siguientes requisitos: El edificio u otra estructura tiene forma regular, tal como se define en 3.2, y El edificio u otra estructura no tiene caractersticas de respuesta que los haga propensos a fenmenos aeroelsticos como cargas cruzadas de viento, desprendimientos de vrtices, inestabilidad a causa de ondulaciones; o su ubicacin no los hace vulnerables a otros tipos de fenmenos que requieran especial atencin. 3.3.2 Limitaciones. Las disposiciones de 3.3 toman en cuenta el efecto de magnificacin de carga causado por rfagas en resonancia con vibraciones en la direccin del viento de edificios u otras estructuras flexibles. Edificios u otras estructuras que no cumplan con los requisitos de 3.3.1, o que tengan formas geomtricas o caractersticas de respuesta inusuales debern disearse usando publicaciones que contemplen dichos efectos de carga o tneles de viento. 3.3.2.1 Proteccin al viento. No habr reducciones en presiones de velocidad debido a proteccin al viento en edificios u otras estructuras o caractersticas del terreno. 3.3.3 Procedimiento de diseo. La velocidad bsica de viento V y el factor de direccin de viento Kd se determinarn en conformidad con 3.3.4. El factor de importancia se determinar en conformidad con 3.3.5. La categora de exposicin y el coeficiente de presin de velocidad Kz o Kh, segn sea el caso, se determinarn en conformidad con 3.3.6. El factor topogrfico Kzt se determinar en conformidad con 3.3.7. El factor de rfaga G o Gf, segn sea el caso, se determinar en conformidad con 3.3.8.

29

La clasificacin de encierro del edificio se determinar en conformidad con 3.3.9. La presin de velocidad qz o qh, segn sea el caso, se determinar en conformidad con 3.3.10. El coeficiente de presin interna GCpi se determinar en conformidad con 3.3.11.1. El coeficiente de presin externa Cp y el coeficiente de fuerza Cf se determinarn en conformidad con 3.3.11.2 y 3.3.11.3, respectivamente. Las cargas de diseo se determinarn en conformidad con 3.3.12 y 3.3.13. 3.3.4 Velocidad bsica de viento. La velocidad bsica de viento, V, usada para calcular las cargas de viento en edificios u otras estructuras se tomarn de la Tabla 3-2. El viento se presumir que viene de cualquier direccin horizontal. 3.3.4.1 Limitaciones. Los tornados no fueron considerados para determinar la velocidad bsica de viento. 3.3.4.2 Factor de direccin de viento. El factor de direccin de viento, Kd, se tomar de la Tabla 3-3. Este factor solo ser aplicado cuando se usen las combinaciones de carga especificadas en el ASCE 7-98, el cual actualiz el factor de seguridad para cargas de viento de 1.3 a 1.6. Si se utilizan las combinaciones de carga del ACI 318-02 de la Segunda Edicin del LRFD, se tomar Kd = 1. 3.3.5 Factor de importancia. El factor de importancia, I, para el edificio u otra estructura se tomar de la Tabla 3-4 basado en las categoras de edificios y otras estructuras de la Tabla 3-1. 3.3.6 Categoras de exposicin. 3.3.6.1 General. Para cada direccin de viento considerada, una categora de exposicin que refleja adecuadamente las caractersticas de las irregularidades del terreno se determinar para el sitio en donde se vaya a construir el edificio o estructura. Para sitios ubicados en zonas de transicin entre categoras, se utilizar la categora que resulte con las cargas de viento mayores. Se tomarn en cuenta irregularidades del terreno a causa de la topografa del sitio y de construcciones en el rea. Para cualquier direccin de viento, la exposicin donde se construir el edificio o estructura se tomar de una de las siguientes categoras: 1. Exposicin A. Zonas con grandes concentraciones de estructuras donde ms del 50% de los edificios tienen una altura de ms de 21 metros. Esta categora no aplica en la Repblica de Panam. 2. Exposicin B. Zonas urbanas y barriadas, zonas boscosas, y en general terrenos con gran cantidad de obstculos del tamao de pequeas viviendas o mayores, cercanos los unos a los otros. El uso de esta categora se limitar a aquellas zonas en donde el terreno es representativo de la exposicin B en la direccin hacia barlovento por una distancia de al menos 460 metros 10 veces la altura del edificio o estructura, el mayor de los dos valores. 3. Exposicin C. Terreno abierto con espordicas obstrucciones cuyas alturas en su mayora son menores de 9 metros. 4. Exposicin D. Zonas planas y sin obstrucciones expuestas a vientos provenientes de mar abierto por una distancia de al menos 1.6 kilmetros. La exposicin D se extiende

30

una distancia de 460 metros 10 veces la altura del edificio o estructura, el mayor de los dos valores, desde la costa hacia tierra adentro. 3.3.6.2 Coeficiente de presin de velocidad. Basado en la categora de exposicin determinada en 3.3.6.1, el coeficiente de presin de velocidad, Kz o Kh, segn sea el caso, se tomar de la Tabla 3-5. 3.3.7 Efectos topogrficos. 3.3.7.1 Aceleraciones del viento sobre cerros, colinas y acantilados. Los efectos de aceleracin del viento en cerros, colinas y acantilados que constituyen cambios repentinos de la topografa general del rea, ubicados en cualquier categora de exposicin, debern ser incluidos en el diseo cuando los edificios y la topografa cumplan con las siguientes condiciones: El cerro, colina o acantilado est aislada y libre de obstrucciones hacia barlovento por otras caractersticas topogrficas similares por una distancia de 100 veces la altura del cerro, colina o acantilado (100H) 3.2 kilmetros, el menor de los dos valores. Esta distancia se medir horizontalmente desde el punto en donde la altura H del cerro, colina o acantilado se determina, y El cerro, colina o acantilado sobresale por encima de la altura de cualquier accidente geogrfico hacia barlovento dentro de un radio de 3.2 kilmetros por un factor de 2 ms, y La estructura est ubicada como muestra la Figura 3-1, y H/Lh 0.2, y H es mayor o igual a 4.5 metros para exposiciones C y D, y 18 metros para exposiciones A y B. 3.3.7.2 Factor topogrfico. El efecto de aceleracin del viento se incluir en el clculo de las cargas de diseo utilizando el factor Kzt:

( 23211 KKKK zt += ) (3-1) donde K1, K2, y K3 se obtienen de la Figura 3-1 3.3.8 Factor de rfaga. 3.3.8.1 Estructuras rgidas. Para estructuras rgidas segn definicin en 3.2, el factor de rfaga se tomar como 0.85 se calcular con la ecuacin:

++=

zv

zq

Ig711QIg711

9250G.

.. (3-2)

6

1

z z28333cI

=

. (3-3)

31

donde zI es la intensidad de turbulencia a una altura z ; z es la altura equivalente de la estructura definida como 0.6h, en metros, pero no menor que zmin para toda altura de edificio h; zmin y c se definen para cada categora en la Tabla 3-6; gq y gv se tomarn igual a 3.4. La respuesta de fondo Q est dada por:

630

zLh283B2836301

1Q ....

++

= (3-4)

donde B es la dimensin horizontal del edificio medida perpendicular a la direccin del viento en metros, h es la altura promedio del techo de un edificio en metros (para techos con inclinacin menor de 10 grados se utilizar la altura del alero), y zL es la escala de longitud integral de turbulencia a la altura equivalente:

=3328.3 zLz l (3-5)

donde y l son factores de la escala de longitud integral y estn dadas en la Tabla 3-6. 3.3.8.2 Estructuras flexibles o dinmicamente sensitivas al viento. Para estructuras flexibles o dinmicamente sensitivas al viento de acuerdo a su definicin en 3.2, el factor de rfaga se calcular de la siguiente manera:

+++=zv

22R

22Qz

f Ig711RgQgI711

9250G.

.. (3-6)

donde gQ y gv se tomarn igual a 3.4 y gR es:

( ) ( )11R n360025770n36002g

ln.ln += (3-7)

R es el factor de respuesta resonante, el cual es dado por:

( )LBhn R470530RRR1R .. += (3-8)

( ) 3511

n N3101N477R

..

+= (3-9)

z

z11 V

LnN = (3-10)

32

( = 22 e1211R l ) para > 0 (3-11a)

1R =l para = 0 (3-11b) donde aparece el subndice l en la ecuacin 3-11, deber tomarse como h, B, y L respectivamente.

hRR =l con z

1

Vhn1.15=

BRR =l con z

1

VBn1.15=

LRR =l con z

1

VLn5.50=

n1 = frecuencia natural del edificio = relacin de amortiguamiento crtico, en porcentaje h = altura promedio del techo de un edificio, en metros B = dimensin horizontal del edificio perpendicular a la direccin del viento, en metros L = dimensin horizontal del edificio paralelo a la direccin del viento, en metros

zI , Q, y zL estn definidas en 3.3.8.1

zV = velocidad de viento promedio para un perodo de una hora (pies/segundo) a una altura z determinada con la ecuacin:

( 9110V33

z283bVz ..

= ) (3-12)

donde b y son constantes dadas en la Tabla 3-6 y V es la velocidad bsica de viento en km/hr. 3.3.8.3 Anlisis racional. En sustitucin de los procedimientos descritos en 3.3.8.1 y 3.3.8.2, el factor de rfaga de podr determinar utilizando cualquier mtodo racional definido en publicaciones reconocidas por la comunidad de la ingeniera de vientos. 3.3.8.4 Limitaciones. Cuando los factores de rfaga y los coeficientes de presin se den de forma combinada en figuras y tablas (GCp y GCpi), los factores de rfaga no se calcularn separadamente. 3.3.9 Clasificacin de encierro.

33

3.3.9.1 General. Para determinar los coeficientes de presin interna, los edificios se clasificarn como cerrados, parcialmente cerrados, o abiertos, segn sus definiciones dadas en 3.2. 3.3.9.2 Clasificaciones mltiples. Si por definicin un edificio se puede catalogar como abierto y parcialmente cerrado, se considerar que el edificio es abierto. Un edificio que no cumpla con las definiciones de edificios abiertos o parcialmente cerrados, se considerar que el edificio es cerrado. 3.3.10 Presin de velocidad. La presin de velocidad, qz, evaluada a una altura z se calcular con la siguiente ecuacin:

20473.0 VKKIKq dztzz = (N/m2) (3-13) en donde Kz es el coeficiente de presin de velocidad definido en 3.3.6.2, Kzt es el factor topogrfico definido en 3.3.7, Kd es el factor de direccin de viento definido en 3.3.4.2, V es la velocidad bsica de viento (en km/hr) definida en 3.3.4, e I es el factor de importancia definido en 3.3.5. qh es la presin de velocidad calculada usando la ecuacin 3-13 a la altura promedio del techo. 3.3.11 Coeficientes de presin y fuerza. 3.3.11.1 Coeficientes de presin interna. Los coeficientes de presin interna, GCpi, se determinarn de la Tabla 3-7 basado en la clasificacin de encierro del edificio de 3.3.9. 3.3.11.2 Coeficientes de presin externa. 3.3.11.2.1 Sistemas primarios. Los coeficientes de presin externa para sistemas primarios, Cp, estn dadas en las Figuras 3-2. 3.3.11.2.2 Componentes y fachadas. Los coeficientes de rfaga y los coeficientes de presin externa para componentes y fachadas, GCp, estn dadas de manera combinada en las Figuras 3-3 a 3-6. Estos coeficientes de rfaga y de presin externa no debern separarse. 3.3.11.3 Coeficientes de fuerza. Los coeficientes de fuerza, Cf, estn dados en las Tablas 3-8 a 3-11. 3.3.11.4 Aleros. 3.3.11.4.1 Sistemas primarios. Los aleros de barlovento se disearn de la siguiente manera: en la parte superior del alero la presin se determinar como si fuera la presin del techo de barlovento pero sin incluir la presin interna, y en la parte inferior del alero la presin se determinar como si fuera la pared de barlovento a la altura mxima de la pared pero sin incluir la presin interna. Los aleros de sotavento se disearn de la siguiente manera: en la parte superior del alero la presin se determinar como si fuera

34

la presin del techo de sotavento pero sin incluir la presin interna, y en la parte inferior del alero la presin se tomar como cero. 3.3.11.4.2 Componentes y fachadas. Para todos los edificios, los aleros se disearn para presiones determinadas con los coeficientes de presin de la Figura 3-4. 3.3.12 Cargas de diseo para edificios cerrados y parcialmente cerrados. 3.3.12.1 General. 3.3.12.1.1 Convencin de signos. La presin positiva acta el direccin a la superficie y la presin negativa acta en direccin opuesta a la superficie. 3.3.12.1.2 Condicin crtica de carga. Las presiones externas e internas debern combinarse algebraicamente para determinar la condicin ms crtica de carga. 3.3.12.1.3 reas tributarias mayores de 65 m . Componentes y fachadas con reas tributarias mayores de 65 m podrn disearse usando las provisiones para sistemas primarios.

2

2

3.3.12.2 Sistemas primarios. 3.3.12.2.1 Edificios rgidos. Las presiones de diseo para los sistemas primarios de edificios rgidos de cualquier altura se determinarn con la siguiente ecuacin: ( )piip GCqqGCp = (3-14) donde, q = qz para paredes de barlovento evaluadas a una altura z sobre el nivel del suelo q = qh para paredes de sotavento, paredes laterales y techos, evaluados a la altura promedio del techo, h qi = qh para paredes de barlovento, paredes laterales, paredes de sotavento y techos G = factor de rfaga segn 3.3.8 Cp = coeficiente de presin externa de la Figura 3-2 (GCpi) = coeficiente de presin interna de la Tabla 3-7 3.3.12.2.2 Edificios flexibles. Las presiones de diseo para los sistemas primarios de edificios flexibles de cualquier altura se determinarn con la siguiente ecuacin: ( )piipf GCqCqGp = (N/m2) (3-15) donde q, qi, Cp y (GCpi) corresponden con las definiciones de 3.3.12.2.1, y Gf es el factor de rfaga correspondiente con 3.3.8.2. 3.3.12.3 Cargas totales y parciales. Los sistemas primarios de edificios con altura promedio del techo mayores de 18 metros debern disearse para momentos

35

torsionales calculados con las cargas de diseo obtenidas de 3.3.12 actuando en las combinaciones indicadas en la Figura 3-7. 3.3.12.4 Componentes y fachadas. 3.3.12.4.1 Edificios con h 18 metros. El diseo de las presiones de los componentes y fachadas de edificios con altura promedio del techo menores de 18 metros se determinarn con la siguiente ecuacin:

( ) ( )[ ]piph GCGCqp = (N/m2) (3-16) donde, qh = presin de velocidad evaluada a la altura promedio del techo, h, (GCp) = coeficiente de presin externa dada en las Figuras 3-3 a 3-5 (GCpi) = coeficiente de presin interna dada en la Tabla 3-7 3.3.12.4.2 Edificios > 18 metros. El diseo de las presiones de los componentes y fachadas de edificios con altura promedio del techo mayores de 18 metros se determinarn con la siguiente ecuacin: ( ) ( )piip GCqGCqp = (N/m2) (3-17) donde, q = qz para paredes de barlovento evaluadas a una altura z sobre el nivel del suelo q = qh para paredes de sotavento, paredes laterales y techos, evaluados a la altura promedio del techo, h qi = qh para paredes de barlovento, paredes laterales, paredes de sotavento y techos (GCp) = coeficiente de presin externa de la Figura 3-6 (GCpi) = coeficiente de presin interna de la Tabla 3-7 3.3.13 Cargas de diseo para edificios abiertos y otras estructuras. Las cargas de diseo para edificios abiertos y otras estructuras se determinarn con la siguiente ecuacin:

ffz AGCqF = (N) (3-18) donde, qz = presin de velocidad evaluada a una altura z del centroide del rea Af G = factor de rfaga segn 3.3.8 Cf = coeficiente de fuerza neta dada en las Tablas 3-8 a 3-11.

36

Tabla 3-1

Clasificacin de Edificios y Otras Estructuras para Cargas de Viento

CARACTERSTICAS DE OCUPACIN CATEGORA

Edificios y otras estructuras que representan un bajo peligro para la vida humana en el evento de falla incluyendo, pero sin limitarse a: Instalaciones agrcolas Ciertas instalaciones temporales Instalaciones de almacenajes menores

I

Todos los edificios y otras estructuras no contempladas en las Categoras I, III, y IV

II

Edificios y otras estructuras que representan un peligro considerable para la vida humana en el evento de falla incluyendo, pero sin limitarse a: Edificios y otras estructuras donde se renen ms de 300 personas en un

rea Edificios y otras estructuras con escuelas primarias, secundarias, o

guarderas con capacidad para 150 personas o ms Edificios y otras estructuras para centros de educacin superior con

capacidad para 500 personas o ms Hospitales con capacidad para 50 pacientes residentes o ms pero sin

instalaciones quirrgicas ni de urgencia Crceles e instalaciones penitenciarias Plantas generadoras de energa y otras instalaciones pblicas no

incluidas en la Categora IV Edificios y otras estructuras que contengan suficientes cantidades de substancias txicas, explosivas, o similares que sean peligrosas para el ser humano en caso de ser expuestas al medio ambiente debido a una falla incluyendo, pero sin limitarse a: Instalaciones petroqumicas Instalaciones de almacenamiento de combustible Instalaciones para la manufactura o almacenaje de qumicos peligrosos Instalaciones para la manufactura o almacenaje de explosivos

III

Edificios y otras estructuras consideradas como instalaciones esenciales incluyendo, pero sin limitarse a: Hospitales con instalaciones quirrgicas y de urgencia Estaciones de polica, bomberos, y rescate y estacionamientos para

vehculos de emergencia Centros de comunicacin y otras instalaciones necesarias para asistir a la

comunidad en casos de emergencia Estaciones generadoras de energa y otras instalaciones pblicas

necesarias en casos de emergencia Estructuras necesarias para la operacin de las instalaciones listadas en

la Categora IV (torres de comunicacin, tanques de almacenaje de combustible, torres de enfriamiento, subestaciones elctricas)

Torres de control areo, hangares de aviones de emergencia Edificios y otras estructuras crticas para la defensa nacional

IV

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Tabla 3-2

Velocidad de Diseo, V

REGIN VELOCIDAD EN 3 SEGUNDOS (km/h)

Pacfico 115

Atlntico 140

Tabla 3-3

Factor de Direccin del Viento, Kd

TIPO DE ESTRUCTURA FACTOR DE DIRECCIN, Kd

Edificios Sistemas Primarios Componentes y fachadas

0.85 0.85

Tanques y Estructuras Similares Cuadrados Hexagonales Redondos

0.90 0.95 0.95

Letreros Cerrados 0.85

Letreros Abiertos 0.85

Nota: El factor de direccin del viento ha sido calibrado con combinaciones de carga especificadas en el ASCE 7. Este factor solo deber utilizarse cuando se use con las combinaciones de carga especificadas en el ASCE 7. Si se utilizan las combinaciones de carga del ACI 318-02 de la Segunda Edicin del LRFD, se tomar Kd = 1.

38

Tabla 3-4 Factor de Importancia, I

CATEGORA FACTOR DE IMPORTANCIA

I 0.87

II 1.00

III 1.15

IV 1.15

Nota: Las categoras de esta tabla son consistentes con las categoras de la Tabla 3-1.

Tabla 3-5 Coeficientes de Presin de Velocidad, Kh y Kz

EXPOSICIN (Observacin 1) Altura sobre el nivel del suelo, z A B C D

m (pies) Caso 1 Caso 2 Caso 1 Caso 2 Casos 1 y 2 Casos 1 y 20 4.6 (0 15) 0.68 0.32 0.70 0.57 0.85 1.03

6.1 (20) 0.68 0.36 0.70 0.62 0.90 1.08 7.6 (25) 0.68 0.39 0.70 0.66 0.94 1.12 9.1 (30) 0.68 0.42 0.70 0.70 0.98 1.16

12.2 (40) 0.68 0.47 0.76 0.76 1.04 1.22 15.2 (50) 0.68 0.52 0.81 0.81 1.09 1.27 18.0 (60) 0.68 0.55 0.85 0.85 1.13 1.31 21.3 (70) 0.68 0.59 0.89 0.89 1.17 1.34 24.4 (80) 0.68 0.62 0.93 0.93 1.21 1.38 27.4 (90) 0.68 0.65 0.96 0.96 1.24 1.40 30.5 (100) 0.68 0.68 0.99 0.99 1.26 1.43 36.6 (120) 0.73 0.73 1.04 1.04 1.31 1.48 42.7 (140) 0.78 0.78 1.09 1.09 1.36 1.52 48.8 (160) 0.82 0.82 1.13 1.13 1.39 1.55 54.9 (180) 0.86 0.86 1.17 1.17 1.43 1.58 61.0 (200) 0.90 0.90 1.20 1.20 1.46 1.61 76.2 (250) 0.98 0.98 1.28 1.28 1.53 1.68 91.4 (300) 1.05 1.05 1.35 1.35 1.59 1.73

106.7 (350) 1.12 1.12 1.41 1.41 1.64 1.78 121.9 (400) 1.18 1.18 1.47 1.47 1.69 1.82 137.2 (450) 1.24 1.24 1.52 1.52 1.73 1.86 152.4 (500) 1.29 1.29 1.56 1.56 1.77 1.89 Observaciones:

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1. Caso 1: Todos los componentes y fachadas. Caso 2: Todos los sistemas primarios de edificios y otras estructuras.

2. El coeficiente de presin de velocidad, Kz, se podr determinar con la siguiente ecuacin:

=

2

gz z

z012K . para 4.6 m z zg

=

2

gz z

64012K .. para z < 4.6 m

Nota: z no ser menor de 30.5 m para el Caso 1 en exposicin A menor de 9.1 m para el Caso 1 en exposicin B.

3. y zg con constantes de exposicin de terreno dadas en la Tabla 3-6. 4. Se permite la interpolacin lineal para valores intermedios de z. 5. Las categoras de exposicin estn definidas en 3.3.6.

Tabla 3-6 Constantes de Exposicin de Terreno

Exposicin zg (m) a~ b~ b C l (m)

zmin (m)

A 5.0 457 1/5.0 0.64 1/3.0 0.30 0.45 55 1/2 18.3

B 7.0 366 1/7.0 0.84 1/4.0 0.45 0.30 98 1/3 9.2

C 9.5 274 1/9.5 1.00 1/6.5 0.65 0.20 153 1/5 4.6

D 11.5 213 1/11.5 1.07 1/9.0 0.80 0.15 198 1/8 2.2

Observaciones: 1. Clave:

Exposicin: categora del terreno segn definiciones de 3.3.6. : ngulo de la pendiente horizontal del techo, en grados. zg: altura nominal del perfil de viento utilizadas en el ASCE 7. ~ : inverso del exponente de la ecuacin de potencia de la velocidad

de rfaga de 3 segundos, . a

b~ : factor de rfaga de 3 segundos. : exponente de la ecuacin de potencia para vientos promediados

en un periodo de 1 hora. b : factor de velocidad de vientos promediados en un periodo de 1

hora. c: factor de intensidad de turbulencia. l : factor de la escala de longitud integral. : exponente de la ecuacin de potencia de la escala de longitud

integral. zmin: constante de exposicin.

40

Tabla 3-7

Coeficientes de Presin Interna para Edificios, GCpi

CLASIFICACIN DE ENCIERRO GCpi

Edificios abiertos 0.00

Edificios parcialmente cerrados +0.55 -0.55

Edificios cerrados +0.18 -0.18

Observaciones: 1. Los signos positivos y negativos indican presiones ejercidas hacia y fuera de las

superficies internas, respectivamente. 2. Los valores de GCpi debern utilizarse con qz o qh segn se especifica en 3.3.12. 3. Se debern considerar dos casos para determinar las cargas crticas:

(i) el valor positivo de GCpi aplicado en todas las superficies internas (ii) el valor negativo de GCpi aplicado en todas las superficies internas

41

Tabla 3-8

Coeficientes de Fuerza, Cf Techos con una sola pendiente constante

L/B Inclina-cin del techo, 5 3 2 1 1/3 1/5

10 0.2 0.25 0.3 0.45 0.55 0.7 0.75

15 0.35 0.45 0.5 0.7 0.85 0.9 0.85

20 0.5 0.6 0.75 0.9 1 0.95 0.9

25 0.7 0.8 0.95 1.15 1.1 1.05 0.95

30 0.9 1 1.2 1.3 1.2 1.1 1

CENTRO DE PRESIN, X/L

L/B Inclinacin del

techo,

2 a 5 1 1/5 a 1/2

10 a 20 0.35 0.3 0.3

25 0.35 0.35 0.4

30 0.35 0.4 0.45 Observaciones:

1. Las fuerzas de viento actan perpendicular a la superficie. Deben considerarse 2 casos: (1) fuerzas de viento hacia adentro, y (2) fuerzas de viento hacia afuera.

2. La inclinacin del techo debe suponerse que vara 10 de su ngulo actual y deber utilizarse el ngulo que resulte en el mayor coeficiente de fuerza.

3. Clave: B: dimensin del techo medido perpendicular a la direccin del viento, en

metros. L: dimensin del techo medido paralelo a la direccin del viento, en metros. X: distancia al centro de presin desde el borde del techo a barlovento, en

metros. : ngulo de la pendiente horizontal del techo, en grados.

42

Tabla 3-9

Coeficientes de Fuerza, Cf Chimeneas, tanques, y estructuras similares

h/D rea transversal Superficie

1 7 25

Cuadrada (viento perpendicular a la

cara) Todas 1.3 1.4 2.0

Cuadrada (viento en direccin a la

diagonal) Todas 1.0 1.1 1.5

Hexagonal u octagonal Todas 1.0 1.2 1.4

Moderadamente liso 0.5 0.6 0.7

spero (D/D = 0.02) 0.7 0.8 0.9 Redondo

35qD z .> Muy spero (D/D = 0.08) 0.8 1.0 1.2

Redondo 35qD z . Todas 0.7 0.8 1.2

Observaciones:

1. La fuerza de diseo deber calcularse en base al rea de la estructura proyectada sobre un plano perpendicular a la direccin del viento. La fuerza se presumir que acta paralela a la direccin del viento.

2. Se permite la interpolacin lineal para valores de h/D no mostrados en la tabla. 3. Clave:

D: dimetro de la seccin transversal circular y la dimensin horizontal ms pequea de las secciones transversales cuadradas, hexagonales, u octagonales a la altura deseada, en metros.

D: profundidad de los elementos proyectados, en metros. h: altura de la estructura, en metros. qz: presin de velocidad evaluada a una altura z sobre el nivel del suelo, en

N/m2.

43

Tabla 3-10 Coeficientes de Fuerza, Cf

Paredes en canto libre y letreros slidos

A NIVEL DEL SUELO SOBRE EL NIVEL DEL SUELO

Cf M/N Cf

3 1.2 6 1.2 5 1.3 10 1.3

8 1.4 16 1.4

10 1.5 20 1.5

20 1.75 40 1.75

30 1.85 60 1.85

40 2.0 80 2.0 Observaciones:

1. El trmino letreros en las observaciones aplica tambin a paredes en canto libre.

2. Letreros con aberturas que totalicen menos del 30% del rea bruta se considerarn letreros slidos.

3. Letreros cuya distancia del nivel del suelo a la parte inferior de su borde es menor que 0.25 veces su dimensin vertical se considerarn que estn a nivel del suelo.

4. Para considerar direcciones de viento perpendiculares y diagonales, se deben considerar 2 casos: (i) que la fuerza resultante acta perpendicular a la cara del letrero sobre una

lnea vertical que pasa a travs del centro geomtrico, y (ii) que la fuerza resultante acta perpendicular a la cara del letrero a una

distancia de la lnea vertical que pasa a travs del centro geomtrico igual a 0.2 veces el promedio del ancho del letrero.

5. Clave: : relacin altura/ancho. M: la dimensin mayor del letrero, en metros. N: la dimensin menor del letrero, en metros.

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Tabla 3-11 Coeficientes de Fuerza, Cf

Letreros abiertos

Elementos redondeados Elementos planos

35qD z . 35qD z . 0.1 2.0 1.2 0.8

0.1 a 0.29 1.8 1.3 0.9

0.3 a 0.7 1.6 1.5 1.1 Observaciones:

1. Letreros con aberturas que totalicen 30% ms del rea bruta se considerarn letreros abiertos.

2. El clculo de las fuerzas de diseo se basarn en el rea de todos los elementos expuestos proyectados sobre un plano perpendicular a la direccin del viento. Las fuerzas se presumirn que actan paralelas a la direccin del viento.

3. El rea Af consistente con estos coeficientes de fuerza es el rea slida proyectada perpendicular a la direccin del viento.

4. Clave: : relacin rea slida/rea bruta. D: dimetro de un elemento tpico redondeado, en metros. qz: presin de velocidad evaluada a una altura z sobre el nivel del suelo, en

N/m2.

Tabla 3-12 Deformaciones Lmites Debidas al Viento

TIPO DE ESTRUCTURA DEFORMACIN/ALTURA

Estructuras de acero 0.00200 (1/500)

Estructuras de hormign 0.00278 (1/360)

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

CAPITULO 4 - CARGAS SISMICAS

4.0 Referencia. El Captulo 4 est basado en el texto, tablas y figuras de la Seccin 9 de ASCE 7-95 - Cargas de diseo mnimas para edificios y otras estructuras. 4.1 Provisiones generales 4.1.1 Propsito. El captulo 4 presenta criterios para el diseo y construccin de edificios y estructuras similares sometidas a movimientos del terreno debidos a sismo. Las cargas ssmicas especificadas estn basadas en disipacin postelstica de energa. Por esta razn, las provisiones para diseo, detalle y construccin se debern satisfacer aun para estructuras y miembros para los que las combinaciones de carga que no contienen el efecto de sismo indican mayores demandas que las combinaciones que incluyen el sismo. 4.1.2 Alcance. Todo edificio y porcin de ste ser diseados y construido para resistir los efectos de movimientos ssmicos prescritos por estas provisiones. Algunas estructuras que no son edificios, segn se describen en la Seccin 4.2.6, estn dentro del alcance y debern ser diseadas y construidas como si fueran edificios. Las adiciones a estructuras existentes tambin debern ser diseadas y construidas para resistir los efectos de movimientos ssmicos prescritos por estas provisiones. Edificios existentes y alteraciones a estructuras existente solo debern complir con estas provisiones cuando lo requieran las Secciones 4.1.3.2 y 4.1.3.3. Excepciones (No aplicable para la Vivienda Unifamiliar): Edificios ubicados donde la aceleracin Av pico efectiva relativa a la velocidad es menor que 0.05 solo tendrn que cumplir con la Seccin 4.2.2.5.1. Viviendas no-adosadas de una o dos familias localizadas en reas con un aceleracin Av pico efectiva relativa a la velocidad menor que 0.10 o en sitios donde el coeficiente ssmico es menor que 0.15 estn exentas de los requerimientos de estas provisiones. Viviendas no-adosadas de madera de una o dos familias que no estn incluidas en la excepcin 2, con no ms de dos plantas y que satisfacen las limitaciones de la Seccin 4.9.10, solo tendrn que ser construidas segn la Seccin 4.9.10. Edificios de almacenamiento agrcola para los que la ocupacin humana es solamente incidental estn exentos de los requerimientos de estas provisiones. Estructuras especiales, incluyendo pero sin limitarse a, puentes vehiculares, torres de transmisin, muelles y atracaderos, estructuras hidrulicas, y reactores nucleares requieren una consideracin de sus caractersticas de respuesta y ambiente que est ms all del alcance de estas provisiones. 4.1.3 Aplicacin de provisiones. Los edificios y estructuras dentro del alcance de estas provisiones debern ser diseados y construidos segn lo que requiere esta seccin. 4.1.3.1 Edificios nuevos. El anlisis y diseo de sistemas estructurales y componentes, incluyendo fundaciones, marcos, pisos, y techos, debern cumplir con los requerimientos de las Secciones 4.2 y 4.4. Los materiales utilizados en la construccin y

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los componentes hechos con estos materiales debern ser diseados y construidos para cumplir con los requerimientos de las Secciones 4.5 a 4.9. Los sistemas y componentes arquitectnicos, elctricos y mecnicos, incluyendo mejoras hechas por los ocupantes, debern ser diseados segn la Seccin 4.3. 4.1.3.2 Adiciones a edificios existentes. Solamente se harn adiciones a edificios existentes segn lo siguiente: 4.1.3.2.1 Una adicin estructuralmente independiente de una estructura existente se deber disear y construir segn los requerimientos ssmicos para estructuras nuevas. 4.1.3.2.2 Una adicin que no es estructuralmente independiente de una estructura existente deber ser diseada y construida para que la estructura entera cumpla con los requerimientos de resistencia a la fuerza ssmica para estructuras nuevas, a menos que se cumplan las siguientes tres condiciones: La adicin cumple con los requerimientos para estructuras nuevas. La adicin no aumenta las fuerzas ssmicas en algn elemento estructural de la estructura existente por ms de 5%, a menos que la capacidad del elemento sujeto al aumento de fuerzas todava cumpla con estas provisiones, y La adicin no disminuye la resistencia ssmica de ningn elemento estructural de la estructura existente, a menos que la resistencia reducida sea igual o mayor que la requerida para estructuras nuevas. 4.1.3.3 Cambio de uso. Cuando un cambio de uso causa que una estructura se reclasifique a una categora mayor segn la Tabla 1-1, la estructura deber cumplir con los requerimientos ssmicos para construccin nueva. Excepcin: Cuando un cambio de uso cause que una estructura se reclasifique de Categora II a Categora III, y la estructura est ubicada en un rea ssmica con una aceleracin pico efectiva Av relativa a la velocidad menor que 0.15, no se requerir cumplir con estas provisiones. 4.1.4 Desempeo ssmico. El desempeo ssmico es una medida del grado de proteccin que se brinda al pblico y a los ocupantes del edificio contra las posibles amenazas que causen los efectos de movimientos ssmicos en estructuras. El nivel de sismicidad y la categora segn la Tabla 1-1 se utilizan para asignarle la Categora de Desempeo Ssmico a las estructuras. La Categora IV corresponde a los usos que requieren el nivel ms alto de proteccin. La Categora de Desempeo Ssmico E se asigna para proveer el nivel ms alto de criterio de desempeo de diseo. 4.1.4.1 Mapas de aceleracin ssmica del terreno. La aceleracin pico efectiva (Aa) y la aceleracin pico efectiva relativa a la velocidad (Av) se determinarn de la Tabla 4.1.4.1, de donde se interpolar o se utilizar el valor adyacente ms alto. Donde se utilicen o se requieran movimientos del terreno especficos para un sitio, se desarrollarn con una probabilidad de que no se excedan los movimientos del terreno en 50 aos.

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4.1.4.2 Coeficientes ssmicos: Los valores de los coeficientes ssmicos (Ca y Cv) se determinarn de la Seccin 4.1.4.2.3 o de las Tablas 4.1.4.2.4A y 4.1.4.2.4B basados en los Tipos de Perfiles de Suelo definidos segn lo siguiente: Roca dura con velocidades de onda de cortante s = 1500 m/s Roca con 750 m/s < s 1500 m/s Suelo muy denso y roca suave con 360 m/s s 750 m/s N chN > 50 us > 100 Kpa Suelo rgido con 180 m/s < s 360 m/s 15 N chN 50 50 kPa us 100 Kpa Un perfil de suelo con s 180 m/s o cualquier perfil con ms de 3 m de arcilla suave. Se define arcilla suave con un suelo con PI > 20, w 40%, y us < 25 Kpa Suelos que requieren evaluaciones especificas para el sitio: Suelos vulnerables a posible falla o colapso bajo carga ssmica, como, por ejemplo, suelos licuables, arcillas movedizas y altamente sensitivas, suelos pobremente cementados susceptibles al colapso. Turbas o arcillas altamente orgnicas [H > 3 m, donde H = espesor del suelo] Arcillas de muy elevada plasticidad [H > 7.5 m con PI > 75 Arcillas suaves o de mediana rigidez de gran espesor [H > 36 m] Las siguientes normas sern parte de las provisiones por referencia para determinar los coeficientes ssmicos: [4.1.4.2-1] ASTM D1586-84, Mtodo de Prueba para Prueba de Penetracin y Muestreo de Suelos mediante Split-Barrell, 1984. [4.1.4.2-2] ASTM D4318-93, Mtodo de Prueba para Lmite Lquido, Lmite Plstico, e ndice de Plasticidad de Suelos, 1993. [4.1.4.2-3] ASTM D2216-92, Mtodo de Prueba para Determinacin de Laboratorio de contenido de Agua (Humedad) de Suelo y Roca, 1992. [4.1.4.2-4] ASTM D2166-91, Mtodo de Prueba para Resistencia de Compresin No-confinada, 1991 [4.1.4.2-5] ASTM D2850-87, Mtodo de Prueba para Resistencia de Compresin No-confinada, No-consolidada de Suelos Cohesivos en Compresin Triaxial. 4.1.4.2.1 Pasos para clasificar un sitio: El Tipo de Perfil de un sitio se determinar utilizando los siguientes pasos: Paso 1: Verificar las cuatro categoras de Perfil de Suelo Tipo F que requieren evaluacin especifica para un sitio. Si el sitio corresponde a una de estas categoras, clasificar el sitio como Perfil de Suelo Tipo F y llevar acabo una evaluacin especifica para el sitio.

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Paso 2: Verificar la existencia de un espesor total de arcilla suave de ms de 3 m. Si se satisface este criterio, clasificar el sitio como Perfil de Suelo Tipo E. Paso 3: Categorizar el sitio utilizando uno de los siguientes tres mtodos, computando

s , N , y us segn las definiciones en la Seccin 4.1.4.2.2: El mtodo s : Determinar s para los 30 m superiores del suelo. Comparar el valor de

s con los de la Seccin 4.1.4.2 y la Tabla 4.1.4.2 y asignar el Tipo de Perfil de Suelo correspondiente.

s para roca, se medir en el sitio o ser evaluado por un ingeniero geotcnico o gelogo ingeniero o sismlogo para roca competente con fractura y meteorizacin moderado.

s para roca ms suave y ms altamente fracturada y meteorizada, se medir en el sitio o se clasificar con perfil de suelo Tipo C. La clasificacin de roca dura, perfil de suelo Tipo A, ser sustentada con mediciones de

s o por perfiles del mismo tipo de roca en la misma formacin con un grado de meteorizacin y fractura igual o mayor. Donde las condiciones de roca dura son continuas hasta una profundidad de por lo menos 30 m, se permitir extrapolar mediciones superficiales de s para evaluar s . Las categoras de roca de perfiles de suelo Tipos A y B no se asignarn a un sitio si hay ms de 3 m de suelo entre la superficie de la roca y el fondo de la zapata aislada o fundacin flotante. El mtodo N : Determinar N para los 30 m superiores del suelo. Comparar el valor de N con los de la Seccin 4.1.4.2 y asignar el Tipo de Perfil de Suelo correspondiente. El mtodo us : Para capas de suelo cohesivo, determinar us para los 30 m superiores del suelo. Para capas de suelo no-cohesivo, determinar chN para los 30 m superiores del suelo. Se define suelo no-cohesivo por un PI < 20, y suelo cohesivo por un PI > 20. Comparar los valores de us y chN con los de la Seccin 4.14.2 y la Tabla 4.1.4.2 y asignar el tipo de perfil de suelo correspondiente. Cuando los criterios de chN y us difieren, asignar la categora con el suelo ms suave (Perfil de suelo Tipo E es ms suave que D). 4.1.4.2.2 Definiciones: Las definiciones presentadas en lo siguiente se refieren a los 30 m superiores del perfi