Espectro de diseño NSR-10

1. Facultad de Ingenierías
Programa de Ingeniería Civil
Curso de Hormigón II

2. Reglamento Colombiano de Construcción
Sismo Resistente NSR-10
Introducción:
• Primer reglamento sismo resistente
nacional (CCCSR-84)
Decreto 1400 del 7 de Junio de 1984
• Primera actualización (NSR-98)
Decreto 33 del 9 de Enero de 1998
• Segunda actualización (NSR-10)
Decreto 926 de 19 de Marzo de 2010

3. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y
Certificación
International Organization for Standardization
“Organización Internacional de Normalización”
American Association of State Highway and Transportation Officials
“Asociación Americana de Carreteras Estatales y Oficiales del Transporte.”
American Concrete Institute
“Instituto Americano del Concreto”
American National Standards Institute
“Instituto Americano Nacional de Normas”
American Society for Testing and Materials
“Sociedad Americana para Pruebas y Materiales”
Organismos de Normalización

4. Otras Normas Sismo Resistentes

5. Organización NSR-10

6. Organización NSR-10

7. A.1.3 - Procedimiento de Diseño y Construcción de
Edificaciones, según NSR-10
A.1.3.2 - Estudios Geotécnicos
A.1.3.3 - Diseño Arquitectónico
A.1.3.4 - Diseño Estructural
A.1.3.5 - Diseño de la Cimentación
A.1.3.6 - Diseño Sísmico de los Elementos No Estructurales
A.1.3.7 - Revisión de los Diseños
A.1.3.8 - Construcción
A.1.3.9 - Supervisión Técnica
Se debe llevarse a cabo así:

8. A.1.3.4 – Diseño Estructural
1 – Pre-dimensionamiento y coordinación con los otros profesionales
2 - Evaluación de las solicitaciones definitivas
3 - Obtención del nivel de amenaza sísmica y los valores de Aa y Av
4 - Movimientos sísmicos de diseño
5 - Características de la estructuración y del material estructural empleado
6 - Grado de irregularidad de la estructura y procedimiento de análisis
Pasos a seguir:
7 - Determinación de las fuerzas sísmicas
8 - Análisis sísmico de la estructura
9 - Desplazamientos horizontales
10 - Verificación de derivas
11 - Combinación de las diferentes solicitaciones
12 - Diseño de los elementos estructurales

9. Zonas de Amenaza Sísmica
Existen 3 zonas de amenaza
sísmica en Colombia:
• Baja
• Intermedia
• Alta

10. Coeficientes de Aceleración - Aa
Aa: Coeficiente que representa
la aceleración horizontal pico
efectiva, para diseño.

11. Coeficientes de Aceleración - Av
Av: Coeficiente que representa
la velocidad horizontal pico
efectiva, para diseño.

12. Zonas de Amenaza Sísmica

13. Definición del Tipo de Perfil de Suelo

14. Coeficiente de Amplificación - Fa
Fa: Coeficiente de
Amplificación
Afecta la
aceleración en la
zona de períodos
cortos, debida a
los efectos de sitio,
adimensional.

15. Coeficiente de Amplificación - Fv
Fv: Coeficiente de
Amplificación
Afecta la
aceleración en la
zona de períodos
intermedios,
debida a los
efectos de sitio,
adimensional.

16. Definición del Tipo de Perfil de Suelo

17. Grupos de Uso
Todas las edificaciones deben clasificarse
dentro de uno de los siguientes Grupos
de Uso:
Grupo IV Edificaciones Indispensables
Grupo III Edificaciones de Atención a la
Comunidad
Grupo II Estructuras de Ocupación Especial
Grupo I Estructuras de Ocupación Normal

18. Grupo IV - Edificaciones Indispensables
(A.2.5.1.1 )
Definición:
Son aquellas edificaciones de atención a
la comunidad que deben funcionar
durante y después de un sismo, y cuya
operación no puede ser trasladada
rápidamente a un lugar alterno

19. Grupo IV - Edificaciones Indispensables
(A.2.5.1.1 )
a) Hospitales, Clínicas, Centros de salud (servicios de cirugía, salas de cuidados
intensivos, salas de neonatos y/o atención de urgencias).
b) Aeropuertos, Estaciones Ferroviarias, Sistemas masivos de transporte, Centrales
telefónicas, telecomunicación y radiodifusión
c) Refugios para emergencias, Centrales de aeronavegación, Hangares de
aeronaves de servicios de emergencia
d) Centrales de operación y control de líneas vitales de energía eléctrica, agua,
combustibles, información y transporte de personas y productos.
e) Edificaciones que contengan agentes explosivos, tóxicos y dañinos para el
público.
f) Estructuras que alberguen plantas de generación eléctrica de emergencia, los
tanques y estructuras que formen parte de sus sistemas contra incendio, y los
accesos, peatonales y vehiculares de las edificaciones tipificadas en los literales a,
b, c, d y e del presente numeral.

20. Grupo III - Edificaciones de Atención a la Comunidad
(A.2.5.1.2 )
Definición:
Son aquellas edificaciones, y sus
accesos, que son indispensables
después de un temblor para atender la
emergencia y preservar la salud y la
seguridad de las personas, exceptuando
las incluidas en el grupo IV.

21. Grupo III - Edificaciones de Atención a la Comunidad
(A.2.5.1.2 )
a) Estaciones de bomberos, defensa civil, policía, cuarteles de las fuerzas armadas, y
sedes de las oficinas de prevención y atención de desastres.
b) Garajes de vehículos de emergencia.
c) Estructuras y equipos de centros de atención de emergencias.
d) Guarderías, escuelas, colegios, universidades y otros centros de enseñanza.
e) Aquellas del grupo II para las que el propietario desee contar con seguridad
adicional.
f) Aquellas otras que la administración municipal, distrital, departamental o
nacional designe como tales.

22. Grupo II - Estructuras de Ocupación Especial
(A.2.5.1.3 )
Definición:
Son aquellas edificaciones que están
cubiertas en las siguientes estructuras

23. a) Edificaciones en donde se puedan reunir más de 200 personas en un mismo
salón.
b) Graderías al aire libre donde pueda haber más de 2000 personas a la vez.
c) Almacenes y centros comerciales con más de 500 m² por piso.
d) Edificaciones de hospitales, clínicas y centros de salud, no cubiertas en A.2.5.1.1.
e) Edificaciones donde trabajen o residan más de 3000 personas.
f) Edificios gubernamentales.
Grupo II - Estructuras de Ocupación Especial
(A.2.5.1.3 )

24. Grupo I - Estructuras de Ocupación Normal
(A.2.5.1.4 )
Definición:
Son todas la edificaciones cubiertas por
el alcance de la norma NSR-10, pero
que no se han incluido en los Grupos II,
III y IV.

25. Coeficiente de Importancia - I
El Coeficiente, modifica el espectro y con
ello las fuerzas de diseño, de acuerdo
con el grupo de uso a que esté asignada
la edificación para tomar en cuenta que
para edificaciones de los grupos II, III y
IV deben considerarse valores de
aceleración con una probabilidad menor
de ser excedidos que aquella del diez por
ciento en un lapso de cincuenta años
considerada en el numeral A.2.2.1.

26. Espectros de Diseños
Clases de Espectros Elásticos:
 Aceleraciones de Diseño como fracción de g.
 Velocidades (m/s) de Diseño
 Desplazamientos (m) de Diseño

27. Espectro Elástico de
Aceleraciones de Diseño como fracción de g.

28. Sa : Valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración
dado. Máxima aceleración horizontal de diseño, expresada como una
fracción de la aceleración de la gravedad, para un sistema de un grado
de libertad con un período de vibración T.
T0 : Período de vibración al cual inicia la zona de aceleraciones constantes del
espectro de aceleraciones, en s.
TC : Período de vibración, en segundos, correspondiente a la transición entre la
zona de aceleración constante del espectro de diseño, para períodos
cortos, y la parte descendiente del mismo.
TL : Período de vibración, en segundos, correspondiente al inicio de la zona de
desplazamiento aproximadamente constante del espectro de diseño,
para períodos largos.
Espectro Elástico de
Aceleraciones de Diseño como fracción de g.

29. Espectro Elástico de
Velocidades (m/s) de Diseño

30. Espectro Elástico de
Desplazamientos (m) de Diseño

31. Método de la Fuerza Horizontal Equivalente
Obtención de las Fuerzas Sísmicas de Diseño

32. Método de la Fuerza Horizontal Equivalente
A.4.2.1 - Periodo Fundamental de la Edificación
Nomenclatura:
Sa: Valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración
dado.
g: Aceleración debida a la gravedad (9.8 m/s²).
M: Masa total de la edificación.
NOTA: Masa total de la estructura más la masa de aquellos elementos tales como
muros divisorios y particiones, equipos permanentes, tanques y sus contenidos, etc. En
depósitos o bodegas debe incluirse además un 25% de la masa correspondiente a los
que causan la carga viva del piso.
T: Período fundamental del edificio como se determina en A.4.2

33. Método de la Fuerza Horizontal Equivalente
A.4.2.2 - Periodo de vibración fundamental aproximado
Alternativa 1:
Ct - α: Son valores dados en la tabla A.4.2-1
h: Altura (m), medida desde la base al piso más alto del edificio.

34. Método de la Fuerza Horizontal Equivalente
A.4.2.2 - Periodo de vibración fundamental aproximado
Alternativa 2:
N: Numero de pisos de la edificación
Esta alternativa se aplica para:
• Edificaciones no mayores a 12 Pisos
• Altura de piso no mayor a 3m.
• Sistema de Pórticos de Concreto Reforzado o Acero Estructural.

37. Tabla de múltiplos y submúltiplos
Prefijos del Sistema
Internacional de Medida:
d deci 10-1
c centi 10-2
m mili 10-3
µ micro 10-6
n nano 10-9
p pico 10-12
f femto 10-15
a atto 10-18
z zepto 10-21
y yocto 10-24
Y yotta 1024
Z zetta 1021
E exa 1018
P peta 1015
T tera 1012
G giga 109
M mega 106
k kilo 103
h hecto 102
da deca 101

38. Sistema Internacional de Medidas (SI)
Decreto 1731 de 18 de Septiembre de 1967, el único sistema de medidas permitido en el país es el Sistema
Internacional de Medidas SI.
Unidades Básicas:
Distancia: Metro (m)
Masa: Kilogramo (kg)
Tiempo: Segundo (s)
Unidades Suplementarias:
Angulo plano: Radian (rad)
Unidades Derivadas:
Frecuencia: Hertz (Hz) 1 Hz = 1 s-1
Fuerza: Newton (N) 1 N = 1 kg · m/s2
Esfuerzo: Pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m²
Trabajo: Joule (J) 1 J = N · m

39. Conversiones de Unidades
Presión:
Sistema Internacional (SI) = Sistema Técnico de Unidades (ST)
1 MPa = 101971.62129779283 kgf/m2
1 MPa = 10.197162129779283 kgf/cm2
Sistema Internacional (SI) = Sistema Ingles
1 MPa = 145.0376807894691 lb/in2 (psi)

40. Son las fuerzas u otras acciones que
afectan la estructura, dentro de las
cuales se cuentan: los efectos
gravitacionales sobre su propia
masa, o peso propio, las cargas
generadas por los elementos no
estructurales, por sus ocupantes y
sus posesiones, los efectos
ambientales tales como el viento o
el sismo, los asentamientos
diferenciales, y los cambios
dimensionales causados por
variaciones en la temperatura o
efectos reológicos de los materiales.
Solicitaciones
En general corresponden a todo lo que puede afectar
la estructura.

41. Cargas Muertas
Definición:
La carga muerta cubre todas las
cargas de elementos permanentes de
construcción incluyendo su estructura,
los muros, pisos, cubiertas, cielos
rasos, escaleras, equipos fijos y todas
aquellas cargas que no son causadas
por la ocupación y uso de la
edificación. Las fuerzas netas de
preesfuerzo deben incluirse dentro de
la carga muerta.

42. Masas y Pesos de los Materiales
Al calcular las cargas muertas
deben utilizarse las densidades
de masa reales (kg/m3) de los
materiales las cuales se deben
multiplicar por la aceleración de
la gravedad, 9.8 m/s2, para así
obtener valores de peso en N/m3

43. Nota: Se utiliza cuando no se efectúe un análisis más detallado.
Valores mínimos alternativos de carga muerta
de elementos no estructurales

44. Cargas Vivas
Definición:
Las cargas vivas son aquellas cargas
producidas por el uso y ocupación de
la edificación y no deben incluir cargas
ambientales tales como viento y sismo
NOTA: Las cargas vivas que se utilicen en el
diseño de la estructura deben ser las máximas
cargas que se espera ocurran en la edificación
debido al uso que ésta va a tener.

45. Cargas Vivas

46. Especificaciones Técnicas

47. f’c = Resistencia Especificada a la Compresión del Concreto (MPa)
Nota: f’c no debe ser menor a 17 MPa
Especificaciones Técnicas
Resistencia Especificada a la
Compresión del Concreto en los Sistemas
Esfuerzo
máximo
admisible de
compresión
por flexión
fc = 0.45 f’c
(MPa)
n = Es/Ec
Internacional
(MPa)
Técnico
(kgf/cm2)
Ingles
(psi)
f’c = 35.2 f’c = 352 f’c = 5000 15.8 27800 7.2
f’c = 31.6 f’c = 316 f’c = 4500 14.2 26400 7.6
f’c = 28.1 f’c = 281 f’c = 4000 12.6 24900 8.0
f’c = 24.6 f’c = 246 f’c = 3500 11.1 23300 8.6
f’c = 21.1 f’c = 211 f’c = 3000 9.5 21600 9.3
f’c = 17.6 f’c = 176 f’c = 2500 7.9 19700 10.2
f’c = 14.1 f’c = 141 f’c = 2000 6.3 17600 11.4

48. NOTAS:
Módulo de Poisson:
En caso de que no se disponga de un valor experimental se puede tomar 0.20
Coeficiente de dilatación térmica:
Se puede tomar aproximadamente como: α = 0.00001 por un grado centígrado
Para el calculo de las deformaciones por cambios de temperatura pueden considerarse
aproximadamente 0.01mm por metro y por un grado centígrado.
Especificaciones Técnicas

49. fy = Resistencia Especificada a la Fluencia del Refuerzo (MPa)
Especificaciones Técnicas
Acero de Refuerzo en Barras Corrugadas NTC 2289 ASTM A706M
Refuerzo en Barras de Acero Inoxidables NTC 2289 ASTM A955M
Acero de Refuerzo en Barras Lisas NTC 161 ASTM A615M
Alambre de refuerzo electro soldado liso NTC 1925 ASTM A185M
Alambre de refuerzo electro soldado corrugado NTC 2310 ASTM A497M

50. Especificaciones Técnicas

51. Especificaciones Técnicas

52. GRACIAS…
Raúl Alarcón Bermúdez
Email: raul.alarcon@campusucc.edu.co
Celular: 320-4727894