6.6.2.3  Métodos Japoneses

 

Corresponden a desarrollos basados en los trabajos de Masaya Hirosawa y compilaciones llevadas a cabo por un Comité dirigido por el Dr. H. Umemura.  "Evaluation of Seismic Safety of Existing Reinforced Concrete Buildings".  Lo que a continuación se presenta fue repetido de las referencias [26] y [54].

 

Son aplicables a edificaciones de concreto reforzado de mediana y baja altura construidas mediante métodos convencionales.  Evalúa la estructura, la forma del edificio y la peligrosidad de los elementos no estructurales.  La estimación del riesgo sísmico se hace por medio de un índice sísmico (Is) que representa el comportamiento global en un entrepiso.

 

La evaluación de la seguridad se hace por un método de tamizado en 3 pasos sucesivos para obtener como resultado dos índices que miden la seguridad sísmica de la construcción:

 

Is:         índice sísmico de la estructura.

In:        índice sísmico de los elementos no estructurales.

 

El índice sísmico de la estructura Is se calcula como el producto de cuatro sub-índices que son calculados individualmente:

 

                                                                    Ecuación 6.17

 

donde:

Eo:       sub-índice sísmico de comportamiento estructural.

G:        sub-índice sísmico de movimiento del terreno.

Sd:       sub-índice sísmico de concepción estructural.

T:        sub-índice sísmico de deterioro con el tiempo.

 

El subíndice Eo se obtiene de la combinación de dos índices en un máximo de tres grupos por piso de la edificación por medio de la Ecuación 6.18:

 

                                                                                Ecuación 6.18

 

donde:

C:        resistencia de los elementos verticales.

F:         capacidad de ductilidad de los mismos.

 

Y, a su vez, los índices Eo de un piso son promediados de manera probabilística para obtener un índice Eo único por piso, por medio del método de la raíz cuadrada de la suma de cuadrados.  Los grupos en mención son grupos de comportamiento dúctil, formados de acuerdo al factor de ductilidad característico, obtenido como se explica más adelante.

 

Para cada grupo se obtienen a continuación los índices T y Sd, y finalmente el índice Is con la Ecuación 6.17.

 

El factor G tiene en cuenta la intensidad de los movimientos del terreno, condiciones topográficas y geotécnicas.  Sd representa el efecto que el diseño estructural tiene en el comportamiento sísmico de la estructura a través de factores como la distribución de masas y la distribución de rigideces.  Finalmente, el factor T califica los efectos del deterioro y defectos estructurales como grietas y deflexiones, así como el comportamiento de la construcción en sismos anteriores.

 

Los valores de Is mayores que un valor de referencia Iso aseguran, según este método, un comportamiento adecuado del piso.

 

El valor de Iso se calcula como:

 

                                                                      Ecuación 6.19

 

donde:

Es:        valor básico de comportamiento sísmico, relacionado sólo con el método de evaluación.

Z:         factor de zona sísmica, tomado en relación con la amenaza probable en la zona, con valor máximo de 1.0.

U:        factor de importancia de la construcción para la recuperación después de un terremoto.

 

La evaluación de la seguridad se hace juzgando los resultados obtenidos para Is e In a la luz de factores como la importancia, edad y uso de la estructura.  No ofrece un parámetro de comparación para los valores obtenidos, quedando a juicio del ingeniero determinar el grado de vulnerabilidad que tiene la estructura.  Sólo haciendo varios análisis de este tipo se podría determinar un rango de valores que permita hacer comparaciones.

Como ya se mencionó, el método dispone de 3 niveles de evaluación, de los cuales el primero es el comentado anteriormente.  Para la aplicación del segundo es necesario tener conocimiento de las armaduras de los elementos estructurales verticales, y el tercero, la pertinente además a las vigas.  La característica más importante de este método es que confiere mayor importancia al análisis de resistencia que al de los esfuerzos internos que eventualmente podría presentar un sismo dado en los elementos de la estructura.  Puede decirse que para la aplicación de este método no es necesario, en general, realizar un análisis detallado de dichos esfuerzos internos.  Además, el método confiere gran importancia al establecimiento de los mecanismos de falla y disipación de energía de los elementos, los cuales resultan clasificados en diversos grupos de acuerdo a su comportamiento y tipo de falla.  Para este análisis, se parte de la evaluación del factor de capacidad de ductilidad m de cada elemento, dado por:

 

                                                                       Ecuación 6.20

 

                                                                   Ecuación 6.21

 

donde:

Vn:       resistencia nominal a cortante de los soportes verticales.  En el caso de columnas se calcula teniendo en cuenta la carga axial del elemento.

Qn:      resistencia a cortante suministrada por la plastificación de los extremos de la columna, es decir,

                                                                            Ecuación 6.22

 

donde:

Mn:      resistencia nominal a flexión del elemento.

L:         longitud del elemento.

k1, k2:  factores que conciernen al posible pandeo de las barras de refuerzo y al nivel de esfuerzos cortantes.

 

A partir del cálculo de Qn se puede establecer fácilmente el modo posible de falla de cada elemento, de suerte que valores de Qn < Vn arrojan fallas a flexión y al contrario, fallas a cortante, es decir, frágiles.

 

Una vez realizada esta evaluación, cada tipo de elemento se subdivide en un máximo de tres grupos, de acuerdo a valores representativos de m, y se obtiene los índices C y F respectivos, de lo cual resulta el índice común Eo, que califica conjuntamente la resistencia y la ductilidad disponible en la estructura.