Análisis de solicitaciones

Antes de especificar las características del cálculo sísmico que CYPECAD puede realizar, es interesante que tenga en cuenta el análisis de las solicitaciones verticales y horizontales que el programa realiza.

En el apartado "Análisis de solicitaciones" de la página de información genérica de CYPECAD puede encontrar un resumen de esta información.

En el manual "CYPECAD – Memoria de cálculo" puede encontrar información detallada sobre este aspecto. El manual es accesible desde el menú principal de los programas de CYPE o desde el menú desplegable "Ayuda" de CYPECAD.

 

CYPECAD. Datos generales

Cálculo sísmico

El cálculo sísmico se realiza mediante un análisis modal espectral completo que resuelve cada modo como una hipótesis y realiza la expansión modal y la combinación modal para la obtención de esfuerzos.

Desde el menú principal de los programas de CYPE Ingenieros o desde el menú desplegable "Ayuda" de CYPECAD podrá consultar el manual "CYPECAD – Memoria de cálculo", donde encontrará una amplia información sobre el cálculo sísimico efectuado por CYPECAD.

La selección de la norma con la que realizar el cálculo sísmico en CYPECAD se realiza en el diálogo "DATOS GENERALES", concretamente en el apartado "Selección de acciones". En la página "CYPECAD. Datos generales, y opciones de cálculo y generales" dispone de información sobre cómo acceder a este diálogo.

Consulte las normas que puede utilizar en el apartado "Normas incluidas en la licencia de usuario" de estas página Web.

En los siguientes apartados se detallan algunos aspectos importantes sobre el potencial del cálculo sísmico realizado por CYPECAD.

 

Efecto de los elementos constructivos no estructurales en el comportamiento sísmico del edificio

La consideración del efecto de los elementos constructivos no estructurales (cerramientos y particiones) en el comportamiento de un edificio frente a las acciones sísmicas es de vital importancia, especialmente cuando existen plantas diáfanas o con tabiquería y cerramientos menos rígidos que en el resto de plantas.

CYPECAD permite contemplar el efecto de los elementos no estructurales durante un sismo de dos modos:

 

 

CYPECAD. Cálculo sísmico. Amplificación de esfuerzos en plantas diáfanas o con tabiquería menos rígida. IS 13920 (India) -Soft Storey-

 

CYPECAD. Cálculo sísmico. Amplificación de esfuerzos en plantas diáfanas o con tabiquería menos rígida. CIRSOC 103-2008 (Argentina) -Piso débil-

 

CYPECAD. Cálculo sísmico. Amplificación de esfuerzos en plantas diáfanas o con tabiquería menos rígida

Cálculo sísmico con amplificación de esfuerzos en plantas diáfanas o con tabiquería menos rígida que el resto de plantas

Hay normativa que obliga a contemplar la ausencia o disminución de rigidez de la tabiquería y cerramientos en determinadas plantas, mediante la aplicación de factores de amplificación de momentos y cortantes para pilares, vigas, muros y pantallas, en aquellas plantas que ofrecen menos rigidez que el resto frente a los desplazamientos horizontales provocados por la acción sísmica. Por ejemplo la norma IS 13920 (India) -Soft Storey- o el Proyecto de Reglamento CIRSOC 103-2008 (Argentina) -Piso débil. Lógicamente, la tendencia de las normas que no contemplan estos efectos debe ir en el camino de tenerlos en cuenta.

CYPECAD permite introducir factores de amplificación de momentos y cortantes para pilares, vigas, muros y pantallas en las plantas que desee el usuario, independientemente de la norma seleccionada. Para ello se ha implementado en el diálogo Datos generales (menú Obra > Datos generales) la opción Amplificación de esfuerzos por planta. La activación de esta opción abre un diálogo con el mismo nombre. Si la norma seleccionada contempla el efecto de la menor rigidez de plantas con tabiquería más débil, el programa muestra en este diálogo los factores de amplificación de momentos y cortantes correspondientes para que el usuario seleccione las plantas donde desea aplicarlos. También se ofrece la posibilidad de que el usuario indique los factores que desee. Si la norma seleccionada no contempla estos efectos, el programa permite introducir al usuario los factores de amplificación que desee en las plantas que seleccione.

Este método para la consideración del efecto que tiene la ausencia de tabiquería y cerramientos en determinadas plantas frente a la acción sísmica, es una aproximación a la realidad del comportamiento del edificio.

CYPECAD dispone de una herramienta informática que contempla de modo más preciso la influencia que tiene la distribución en el edificio de sus tabiques y cerramientos: el módulo "Interacción de la estructura con los elementos constructivos" que se resume en el siguiente apartado.

 

 

Interacción de la estructura con los elementos constructivos

CYPECAD dispone de una herramienta informática que permite realizar un análisis dinámico de edificios sometidos a acciones sísmicas que incluye el efecto de los elementos constructivos no estructurales empleados en los cerramientos y particiones de un edificio y considera varios modelos de comportamiento del edificio correspondientes a diferentes situaciones o estados de dichos elementos.

Los cerramientos y particiones de los edificios son considerados elementos ‘no estructurales’, sin embargo, durante un sismo, aportan rigidez a la estructura, modificando la distribución y magnitud de los esfuerzos provocados por la acción sísmica. Por ejemplo, cuando hay una distribución no uniforme entre plantas de las rigideces asociadas a los cerramientos, las fuerzas horizontales tienen mayor incidencia en los pilares de las plantas con menor rigidez, produciendo esfuerzos cortantes de elevada magnitud en los pilares. Si estos no están convenientemente diseñados, los esfuerzos pueden provocar su rotura frágil, lo que haría peligrar la estabilidad del edificio pudiendo llevarlo incluso al colapso.

Este módulo ha sido desarrollado por CYPE, con la colaboración del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), estando financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Actualmente no existen en el mercado herramientas informáticas para el cálculo estructural de edificios que integren la posibilidad de considerar de forma sencilla los cerramientos y particiones, a pesar de que se ha demostrado que tienen consecuencias directas sobre la estabilidad, rigidez y seguridad del edificio ante un terremoto. Puesto que este módulo de CYPECAD sí que los integra, manteniendo los tiempos de computación en un valor admisible, su incorporación en los proyectos de edificación incrementará la calidad de éstos y la seguridad de sus ocupantes, pudiéndose evitar lamentables pérdidas tanto materiales como humanas tras un terremoto.

En la página "Interacción de la estructura con los elementos constructivos" dispone de más información.

 

Interacción de la estructura con los elementos constructivos

 

Criterios de diseño sísmico por capacidad para soportes y vigas de hormigón

Cuando en CYPECAD se realiza un cálculo sísmico, el programa tiene en cuenta criterios de diseño por capacidad de determinadas normas.

  • Para soportes de hormigón, el programa tiene en cuenta los criterios de diseño por capacidad a flexión y a cortante de las siguientes normas:

    • EHE‑08 (España)
      Según el Anejo 10 de la norma.
    • NCSE‑02 (España)
    • IS 13920: 1993 (India)
      Sólo dispone de criterios de diseño por capacidad a cortante.
    • ACI 318M‑08 (USA)
    • NSR‑10 (Colombia)
    • 1997 UBC (USA)
    • CIRSOC 103‑2005 (Argentina)
      Con la combinación del reglamento de hormigón CIRSOC 201‑2005, y de los reglamentos sísmicos CIRSOC 103‑2008 o CIRSOC 103‑1991.
    • NTE E.060: 2009 (Perú)
    • NEC -11 (Ecuador)
    • PS 92 (Francia)
    • PS 92 (version révisée 2010) (Francia)
    • RPA 99/v 2003 (Argelia)
    • RPS 2000 (Marruecos)
    • RPS 2011 (Marruecos)

  • Para vigas de hormigón, el programa tiene en cuenta los criterios de diseño por capacidad a cortante para las siguientes normas:

    • EHE‑08 (España)
      Según el Anejo 10 de la norma.
    • NCSE‑02 (España)
    • IS 13920: 1993 (India)
    • ACI 318M-08 (USA)
    • NSR‑10 (Colombia)
    • 1997 UBC (USA)
    • CIRSOC 103‑2005 (Argentina)
      Con la combinación del reglamento de hormigón CIRSOC 201‑2005, y de los reglamentos sísmicos CIRSOC 103‑2008 o CIRSOC 103‑1991.
    • NTE E.060: 2009 (Perú)
    • NEC -11 (Ecuador)
    • PS 92 (Francia)
    • PS 92 (version révisée 2010) (Francia)
    • RPA 99/v 2003 (Argelia)
    • RPS 2000 (Marruecos)
    • RPS 2011 (Marruecos)

Los criterios de diseño por capacidad se especifican en los Listados detallados de Estados Límite Últimos de vigas y de pilares de hormigón.

Para que CYPECAD tenga en cuenta los criterios de diseño por capacidad de las normas de sismo indicadas, cada una de ellas debe ser compatible con la norma de hormigón seleccionada en la obra y permitir el uso de los editores de vigas y de pilares avanzados. En el apartado "Normativa disponible para el Editor de vigas avanzado" de la página "Vigas de Hormigón de CYPECAD" puede consultar estas compatibilidades More info link.

Criterios de diseño sísmico por capacidad para losas

En las comprobaciones por capacidad que realiza CYPECAD se contemplan automáticamente las características geométricas y mecánicas de pilares y de vigas de hormigón y, de modo opcional, las de las losas apoyadas en las vigas que llegan a un pilar.

Para definir las características geométricas y mecánicas de estas losas, a efectos de las comprobaciones por capacidad de vigas y pilares de hormigón, se ha implementado en el programa la opción Asignar datos para comprobación por capacidad (solapa Entrada de vigas > menú Vigas/Muros).

La opción mencionada sólo será visible si se realiza un cálculo sísmico con una norma para la cual el programa tenga implementados criterios de diseño por capacidad More info link.

CYPECAD. Cálculo sísmico. Dimensiones y cuantías mecánicas efectivas de losas en las comprobaciones por capacidad de pilares y vigas de hormigón

Cuando se activa dicha opción, aparece un diálogo donde el usuario puede definir los siguientes datos:

  • Ancho efectivo positivos
  • Ancho efectivo negativos
  • Canto efectivo
  • Cuantía mecánica inferior
  • Cuantía mecánica superior

El usuario puede asignarlos libremente a cada uno de los lados y extremos de las vigas que llegan a pilares. Esto, permite contemplar los casos en los que las losas tengan características geométricas o mecánicas diferentes a uno y otro lado de las vigas o aquellos en los que no exista losa en uno de los lados de la viga.

Para identificar cada uno de los lados y los extremos de las vigas a los que se han asignado datos para las comprobaciones por capacidad, el programa dibuja unos pequeños triángulos de color magenta en dichas zonas que se visualizan cuando se selecciona la opción Asignar datos para comprobación por capacidad. Los triángulos serán de color verde en las zonas en las que no se hayan asignado las características de la losa, en cuyo caso, las dimensiones y cuantías de esta no intervendrán en las comprobaciones por capacidad de pilares y vigas de hormigón.

Corrección por cortante basal para el cálculo sísmico mediante el método de análisis dinámico

Determinadas normas sísmicas exigen el cumplimiento de la condición de cortante basal mínimo cuando se aplica el método dinámico modal-espectral para el cálculo de la acción sísmica. La comprobación de cortante basal está implementada en CYPECAD para las siguientes normas:

  • 2009 IBC (USA)
  • 2011 PRBC (Puerto Rico)
  • ASCE 7-05 (USA)
  • CFE 2008 (México)
  • CHOC-04 (Honduras)
  • COVENIN 1756­1:2001 (Venezuela)
  • CSCR 2010 (Costa Rica)
  • IS 1893 (Part 1): 2002 (India)
  • NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dºnº61. de 2011) (Chile)
  • NEC -11 (Ecuador)
  • Norma Técnica E.030 (Perú)
  • NSE-10 (Guatemala)
  • NSR‑10 (Colombia)
  • NTC-2004 (México)
  • R-001 2011 (República Dominicana)
  • REP-04 (Panamá)
  • RPA 99/v 2003 (Argelia)
  • RPS 2011 (Marruecos)
  • RPS 2000 (Marruecos)
  • SANS 10160-4:2011 (Sudáfrica)

El valor del cortante dinámico total en la base (Vd), obtenido después de realizar la combinación modal (CQC), para cualquiera de las direcciones de análisis, no puede ser menor que un determinado valor límite. Dicho valor equivale a un porcentaje (α) del cortante en la base de la estructura calculado mediante el método estático (Vs). Es decir, debe cumplirse la condición Cortante dinámico total en la base

Si no se cumple la condición de cortante basal mínimo, los resultados del análisis dinámico deben ser ajustados mediante el siguiente factorFactor de ajuste de los resultados del análisis dinámico

El ajuste cubre todos los resultados del análisis dinámico, incluyendo los desplazamientos, distorsiones, fuerzas en los pisos, cortantes de piso, cortante en la base y fuerzas en los elementos.

Periodo fundamental de la estructura con valores de usuario

Determinadas normas sísmicas permiten utilizar dos modos de calcualar el valor del Periodo fundamental de la estructura (utilizado para calcular el cortante basal). Las normas implementadas en CYPECAD que permiten esta posibilidad son:

  • CFE 2008 (México)
    Manual de Diseño de Obras Civiles. Diseño por Sismo
  • COVENIN 1756­1:2001 (Venezuela)
    Norma Venezolana COVENIN 1756-1:2001. Edificaciones sismorresistentes
  • NC 46:1999 (Cuba)
    Construcciones sismo resistentes. Requisitos básicos para el diseño y construcción
  • NEC ­11 (Ecuador)
    Norma Ecuatoriana de la Construcción. Capítulo 2.- Peligro sísmico y requisitos de diseño
  • Norma Técnica E.030 (Perú)
    Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente.
  • NSR-10 (Colombia)
    Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (2010)
  • NTC 2004 (México)
    Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo

CYPECAD. Cálculo sísmico. Periodo fundamental de la estructura con valores de usuario

Con estas normas, en CYPECAD se puede indicar el valor del periodo fundamental de la estructura de las dos siguientes formas:

  • Según norma
  • Especificado por el usuario

Cualquiera de las dos opciones puede seleccionarse en el apartado Estimación del periodo fundamental de la estructura del diálogo Normativa para el cálculo de la acción sísmica (menú Obra > Datos generales > seleccionar la opción "Con acción sísmica" del apartado "Acciones" > seleccionar una de las normas indicadas anteriormente).

El valor del periodo fundamental de una edificación debe obtenerse a partir de las propiedades de su sistema de resistencia sísmica, en la dirección bajo consideración, de acuerdo con los principios de la dinámica estructural. De forma alternativa, la mayoría de normas sísmicas permiten el uso de otros procedimientos para estimar el periodo fundamental:

  • Según fórmulas empíricas facilitadas en su articulado
  • Según otros métodos, siempre que estén adecuadamente sustentados analítica o experimentalmente

El periodo fundamental estimado se aplica en el cálculo de un cortante estático en la base de la estructura (cortante basal) para ajustar los resultados dinámicos a unos mínimos normativos prescritos en el caso de aplicar el método dinámico, y para generar la distribución de fuerzas laterales estáticas equivalentes en el caso de aplicar el método estático.

Los valores indicados por las normas son límites que pueden emplearse en ausencia de otros datos más precisos. Si el usuario dispone de valores del periodo fundamental que se ajusten más a su estructura (calculados por métodos al uso o por herramientas informáticas como CYPECAD que calcula el periodo fundamental de la estructura en cada dirección -se pueden consultar sus valores tras el cálculo en el "Listado de justificación de la acción sísmica": menú Archivo > Imprimir Listados de la obra) puede especificarlos seleccionando la opción Especificados por el usuario ubicada en el diálogo Normativa para el cálculo de la acción sísmica.

Espectro sísmico especificado por el usuario

Para determinadas normas de sismo contempladas en CYPECAD, el programa permite al usuario especificar un espectro sísmico personalizado diferente al que especifica la norma.

Para el análisis sísmico de una estructura debe definirse un espectro de diseño. Cada norma sismo-resistente proporciona los criterios que han de seguirse dentro de un determinado territorio para la consideración de la acción sísmica en el proyecto. No obstante, CYPECAD y CYPE 3D permiten al proyectista adoptar, bajo su responsabilidad, criterios distintos a los establecidos en la norma. Ambos programas ofrecen, para determinadas normas de sismo, dos formas de proceder para definir el espectro con el que se va a realizar el análisis sísmico de la estructura. El espectro sísmico de diseño puede ser:

  • Calculado según lo especificado en la norma sísmica de aplicación.
  • Especificado por el usuario en base a consideraciones propias.

Las normas sísmicas para las que actualmente CYPECAD y CYPE 3D permiten definir un espectro personalizado son:

  • NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dºnº61. de 2011) (Chile)
    Norma Chilena Oficial Diseño Sísmico de Edificios (Incluye modificaciones del decreto nº 61 (V. y U.) de 2011).
  • NEC-SE-DS 2014 (Ecuador)
    Norma Ecuatoriana de la Construcción. Peligro sísmico. Diseño sismo resistente.
  • NEC -11 (Ecuador)
    Norma Ecuatoriana de la Construcción. Capítulo 2.- Peligro sísmico y requisitos de diseño.
  • Norma Técnica E.030 (Perú)
    Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente.
  • NSR - 10 (Colombia)
    Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (2010).

En próximas versiones se implementará esta posibilidad para más normas de sismo.

Normas incluidas en la licencia de usuario

Dependiendo del país desde donde el licenciatario adquiere la licencia, se activa únicamente la normativa implementada en cada programa para trabajar en ese país. En Programas y normas incluidos en la licencia de usuario dispone de más información sobre este aspecto y sobre la posibilidad de adquirir normas no incluidas inicialmente.

Versiones y módulos de CYPECAD

Versiones de CYPECAD

Además de la versión CYPECAD (sin limitación), el programa también está disponible en dos versiones limitadas, denominadas LT30 y LT50, que mantienen las mismas herramientas y posibilidades de adquisición de módulos, con los siguientes condicionantes:

CYPECAD LT50:

  • Cincuenta pilares.
  • Cuatro grupos de plantas. (Grupo de plantas: plantas iguales y consecutivas).
  • Cinco plantas en total.
  • Cien metros lineales de muro.

CYPECAD LT30:

  • Treinta pilares.
  • Cuatro grupos de plantas. (Grupo de plantas: plantas iguales y consecutivas).
  • Cinco plantas en total.
  • Cien metros lineales de muro.

Las estructuras 3D integradas de CYPECAD (también de LT50 y LT30) no es un módulo propiamente dicho. Para definir estas estructuras 3D dentro de CYPECAD es necesario que la licencia de uso disponga también de permisos para utilizar CYPE 3D y, opcionalmente, los módulos exclusivos de CYPE 3D.

Módulos de CYPECAD

CYPECAD, CYPECAD LT30 y CYPECAD LT50 disponen de varios módulos que permiten desarrollar todas las utilidades del programa. Estos módulos pueden adquirirse conjuntamente o combinados entre sí:

Módulos comunes a CYPECAD y CYPE 3D:

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