Para estructuras que califican para el Procedimiento de Análisis Dinámico, se definen dos sub-métodos adicionales en 4.1.8.12 [1], incluyendo un Análisis Dinámico Lineal, ya sea con un Método de Espectro de Respuesta Modal, el Método de Integración Numérica en el Tiempo Lineal, o un Análisis Dinámico No Lineal. Este artículo se centrará en un Método de Espectro de Respuesta Modal (RSA) y los requisitos adicionales de cortante de base definidos en NBC 2015.
Variaciones de Cortante de Base en NBC 2015
Suponiendo que un RSA se calcula según el NBC, lo cual está fuera del alcance de este artículo, el cortante de base puede determinarse en el piso inferior de la estructura en cada una de las direcciones ortogonales en las que se aplica la carga sísmica lateral. Una serie de pasos en el Artículo 4.1.8.12 [1] define las diversas variaciones de cortante de base necesarias para finalmente escalar los cortantes por piso, las fuerzas por piso, las fuerzas en los miembros, y la deflexión, si es necesario.
Paso 1)
En la Frase (5) [1], el cortante de base elástico, Ve, debe determinarse a partir de un análisis dinámico lineal, que es el primer paso para entender los requisitos de cortante de base del NBC. Ve no debe incluir ningún factor adicional o escala aplicado al espectro de respuesta.
Paso 2)
Determinar el cortante de base elástico de diseño, Ved, también conocido como "fuerza elástica de diseño para terremotos laterales", según la Frase (6) [1], usando Ve determinado de la Frase (5) [1]. Para todas las estructuras ubicadas en sitios diferentes del Clase F y que tienen un sistema de resistencia a fuerzas sísmicas (SFRS) con un factor de modificación de fuerza relacionado con la ductilidad, Rd, igual o mayor a 1,5, entonces Ve debe multiplicarse por el mayor de los siguientes dos factores:
|
S(0.2) |
Design spectral response acceleration for a period of T = 0.2 sec |
|
S(0.5) |
Design spectral response acceleration for a period of T = 0.5 sec |
|
S(Ta) |
Design spectral response acceleration for the fundamental lateral period of vibration of the structure in the direction under consideration |
Paso 3)
El Ved determinado previamente debe multiplicarse por el factor de importancia, Ie, dado en el Artículo 4.1.8.5 [1] y dividido por el factor de modificación de fuerza relacionado con la ductilidad multiplicado por el factor de modificación de fuerza relacionado con la sobre-resistencia, RdRo, encontrado en la Tabla 4.1.8.9 [1] para determinar el cortante de base de diseño, Vd.
Paso 4)
Determinar la fuerza de diseño para terremotos laterales, V, dada en el Artículo 4.1.8.11 [1], según el ESFP simplificado.
Requisitos de Escalado de Cortante de Base en NBC 2015
Con la información anterior, en colaboración con 4.1.8.12(8) [1], si Vd del Paso 3 es menor al 80% de V del Paso 4, entonces Vd debe tomarse como 0.8V para todas las estructuras regulares y las estructuras irregulares permitidas para ser diseñadas con el ESFP.
Para todas las estructuras irregulares que requieren un análisis dinámico especificado en 4.1.8.7 [1], así como las estructuras de madera mayores de 4 pisos que cumplen con los criterios establecidos en 4.1.8.12(12) [1], entonces Vd se tomará como el mayor de Vd o V indicado en 4.1.8.12(9) [1].
Además de estos mínimos, el factor de escala Vd/Ve debe aplicarse a los cortantes por piso, fuerzas por piso, fuerzas en los miembros, y deflexiones, incluyendo los efectos de torsión accidental para determinar los valores de diseño de 4.1.8.12(10) [1].
Aplicación de Cortante de Base en NBC 2015 en RFEM
Con las múltiples variaciones de cortante de base discutidas en NBC 2015, puede ser difícil determinar qué variante de cortante de base se proporciona al ejecutar un análisis de espectro de respuesta según la norma en el programa de análisis estructural RFEM.
En el módulo RF-DYNAM Pro – Cargas Equivalentes, hay disponibles dos tipos de espectro tras seleccionar NBC 2015, incluyendo el "espectro de respuesta elástica" y el "espectro de diseño para cálculo lineal".
El "espectro de respuesta elástica" proporcionará el cortante de base elástico de la estructura, Ve, de 4.1.8.12(5) [1] o el Paso 1 anterior. Este valor no incluye la consideración de Ie/RdRo ni de ningún otro factor.
El "espectro de diseño para cálculo lineal" proporcionará el cortante de base de diseño de la estructura, Vd, de 4.1.8.12(7) [1] o el Paso 3 anterior. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el factor adicional especificado en 4.1.8.12(6) o el Paso 2 anterior no se incluye en este cálculo. El cálculo incluye Ie/RdRo, ya que estas variables están listadas en la tabla de Parámetros del Código de Cargas Equivalentes de RF-DYNAM Pro, mientras que no están listadas para el "espectro de respuesta elástica".
Para cualquier tipo de espectro, el usuario tendrá la capacidad de escalar las cargas equivalentes para considerar los requisitos del factor de escala en el módulo adicional. Por ejemplo, el "espectro de respuesta elástica", que se necesita para analizar las deflexiones de la estructura ya que no incluye los efectos de Ie/RdRo, puede necesitar ser escalado por Vd/Ve como se requiere en 4.1.8.12(10). Para el tipo "Espectro de Diseño para Cálculo Lineal", el factor de escala Vd/Ve también puede aplicarse además del factor especificado en 4.1.8.12(6) o el Paso 2 anterior, que no se incluye en el cálculo. RF-DYNAM Pro – Cargas Equivalentes ofrece una opción de escala en cada una de las direcciones globales X, Y, y Z, en las cuales se puede aplicar la fuerza sísmica.
En resumen, el requisito de análisis dinámico lineal y, en particular, el análisis de espectro de respuesta modal establecido por NBC 2015, puede considerarse utilizando el programa de análisis de elementos finitos RFEM además del módulo adicional RF-DYNAM Pro - Cargas Equivalentes. Las múltiples variaciones de cortante de base en el Artículo 4.1.8.12 se pueden calcular utilizando el programa, ya sea con la designación del tipo de espectro o la aplicación de la opción de entrada de factor de escala en el módulo.
