Estructuras de Alta Complejidad

Norma NSR 10

Capitulo A.9

Elementos No Estructurales

Titulo A. A 9.0

9.1 General. Propósito, Alcance y Exenciones

9.1.1 Propósito:

Establecer requisitos para un adecuado comportamiento de los elementos que no tienen un comportamiento estructural en una edificación.

9.1.2 Alcance:

Todo aquel elemento que no haga parte de la estructura de una edificación, con la excepción de los casos dados en 9.1.3 (Exenciones)

- Acabados y elementos arquitectónicos y decorativos

- Todo tipo de instalaciones

- Equipamiento mecánico

- Estanterías

9.1.3 Exenciones:

Solo hay 2 tipos de exenciones en cuanto a los requerimientos exigidos se refiere y son todas las edificaciones pertenecientes a los grupos de uso I – II que se encuentren en zona de amenaza sísmica baja.

9.2 Grado de Desempeño Definición, Clasificación y Grado de desempeño

9.2.1 Definición del desempeño:

Es el comportamiento de los elementos no estructurales de una edificación al momento del sismo y después de este. Se clasifica en 3 grados (Superior, bueno, bajo)

Superior : Daños a elementos no estructurales mínimos, no interfiere con la normal operación del edificio.

Bueno: Daños a elementos no estructurales totalmente reparables, puede haber pequeñas interrupciones con la operación del edificio.

Bajo: Graves daños a elementos no estructurales, inclusive no reparables PERO SIN DESPRENDIMIENTO O COLAPSO.

9.2.2 Clasificación en uno de los grados de desempeño:

La edificación deberá clasificarse en uno de los grados de desempeño elementos no estructurales y no podrá ser inferior al grado estipulado en la tabla.

9.2.3 Grado de desempeño mínimo:

La edificación se clasificara según su grupo de uso estipulado en la tabla A 9.2 - 1

( Tabla A 9.2 -1)

9.3 Responsabilidades Del diseñador responsable, del supervisor técnico y Coordinación entre

elementos que hacen parte de diferentes sistemas.

9.3.1 Del diseñador responsable: El diseño sísmico de los elementos no estructurales debe recaer en cada uno de los profesionales que sean los responsables de la dirección de los diseños particulares, en este caso quien firma el plano es el responsable del diseño y de su verificación para el grado de desempeño apropiado. El constructor que suscrita la licencia de construcción es el responsable final.

9.3.1.1 En los casos en los que el diseño e instalación de elementos no estructurales sean realizados por el mismo fabricante, solo se debe limitar a especificar en planos o memorias el grado de desempeño que cumplirán los elementos.

9.3.2 Del supervisor técnico: Es el responsable de la instalación y construcción de los elementos no estructurales, siguiendo planos y especificaciones, si solo se indica el grado de desempeño, el supervisor técnico deberá verificar que estos elementos estén en la capacidad de cumplir este grado de desempeño.

9.3.3 Coordinación entre diseños de elementos que hacen parte de diferentes sistemas: El diseñador arquitectónico será el responsable de la coordinación de los diferentes diseños, y deberá percatarse que el diseño de algún elemento no estructural realizado por alguien no afecte el desempeño de elementos no estructurales diseñados por alguien mas.

9.4 Criterio de diseño. 9.4.1 General:

El diseñador de elementos no estructurales puede optar por alguna de dos estrategias en el diseño

(a) Separarlos de la estructura: Los elementos no estructurales se aíslan lateralmente de la estructura, dejando una dilatación suficiente para que la estructura al sufrir deformaciones a causa del sismo, no afecte estos sistemas, sus anclajes deberán ser capaces de resistir y transferir a la estructura estas fuerzas generadas por el sismo. Se debe evitar disponer de elementos en esta dilatación para no perder la flexibilidad requerida por el diseño

(b) Disponer de elementos que admitan las deformaciones de la estructura: Se debe tener una coordinación con el ingeniero estructural, para estudiar que efectos podría tener la interacción de elementos estructuras y no estructurales, además, estos elementos deberán ser lo suficientemente elásticos para resistir las deformaciones que pueda tener la estructura.

9.4.2 Fuerzas sísmicas de diseño:

9.4.3 Capacidad de deformación:

Los elementos no estructurales al verse sometidos a los movimientos sísmicos de diseño sufren desplazamientos con respecto a la estructura de la edificación que no deben exceder las holguras de separación que se dejen, o deformaciones del mismo elemento que pongan en peligro su integridad.

Los desplazamientos de verificación de los elementos no estructurales y sus anclajes o amarres se fijan en función de las derivas máximas aceptables. El elemento debe ser capaz de resistir sin sufrir un nivel de daño mayor que el admisible para su grado de desempeño.

9.4.4 Aplicación de fuerzas sísmicas.:

Las fuerzas sísmicas actúan de acuerdo con la distribución de la masa y de la rigidez del elemento.

Se da por entendido que las fuerzas sísmicas actúan sobre el centro de gravedad, teniendo en cuenta que estas pueden obrar en cualquier dirección horizontal.

9.4.5 Transferencia de las fuerzas sísmicas:

Los elementos no estructurales que se requiera que transmitan fuerzas a la estructura de la edificación, deben anclarse o amarrarse.

Los anclajes o amarres deben soportar fuerzas de tensión y de compresión sin contar efectos de fricción, ni de resistencia a la tensión de morteros de pega.

9.4.6 Otras solicitaciones:

Tener en cuenta solicitaciones que puedan afectar el elemento no estructural de las mencionadas en el Titulo B del reglamento.

9.4.7 Diseño utilizando el método de esfuerzos de trabajo:

Fuerzas Sísmicas reducidas de diseño multiplicadas por un coeficiente de carga

de 0.7.

9.4.8 Elementos no estructurales localizados en la base de la estructura y por debajo de ella, o fuera de ella:

Se debe usar la ecuación de fuerza sísmica de diseño pero en este caso, usando el coeficiente resultante de la aceleración horizontal (Ax) por el grupo de uso del edificio (I) [Ax*I]

9.4.9 Tipos de anclaje según el valor de Rp (Coeficiente de capacidad de energía) permitido para el elemento no estructural:

El nivel mínimo de capacidad de energía para los anclajes debe ser también el mínimo nivel de los elementos no estructurales que están anclando, los tipos de anclaje son:

9.4.9.1 Especiales (Rp =6)

9.4.9.2 Ductiles (Rp=6)

9.4.9.3 No Ductiles (Rp=1.5)

9.4.9.4 Humedos (Rp=0.5)

9.4.10 Elementos de conexión para elementos no estructurales: Son los elementos que se encuentran entre el elemento de anclaje y el

elemento no estructural, aunque hay casos en los que el mismo anclaje es el elemento de conexión, deben permitir el movimiento relativo entre la estructura y el elemento no estructural. Para fachadas deben diseñarse para resistir 1.33Fp y todos los pernos, tornillos, espigos y soldaduras deben calcularse con 3Fp.

9.5 Acabados y elementos arquitectónicos. 9.5.1 General:

Todos los elementos de la tabla y sus anclajes deben diseñarse de acuerdo a esta sección, los cálculos y diseños deben presentarse en las memorias de diseño

9.5.2 Elementos que requieren especial cuidado en su diseño: Elementos no estructurales que representan un grave peligro para la vida o para

el correcto funcionamiento de elementos estructurales críticos.

(a) Muros de fachada

(b) Muros interiores

(c) Cielos Rasos

(d) Enchapes de fachada

(e) Áticos, Parapetos y antepechos

(f) Vidrios

(g) Paneles prefabricados de fachada

(h) Columnas cortas o Columnas cautivas.

9.5.3 Fuerzas sísmicas de diseño: Los elementos arquitectónicos y acabados y anclajes deben diseñarse para resistir

fuerzas sísmicas determinadas.

9.5.4 Fuerzas de viento: Cuando las fuerzas de viento superen 0.7Fp para muros no estructurales de

fachada deben emplearse estas fuerzas en el diseño del elemento no estructural, y sus anclajes deben estar diseñados para resistir 1.4Fp.

9.5.5 Anclaje de fachadas: Los anclajes y amarres deben ser capaces de resistir las fuerzas sísmicas, y deben

tener una buena ductilidad y capacidad de rotación. El muro debe ser capaz de resistir la flexión que imponen las cargas del sismo, cuando actúen en un plano perpendicular al muro.

9.5.6 Capacidad de deformación: Los elementos no estructurales deben resistir las deformaciones causadas por la

deriva, en elementos no estructurales dispuestos sobre elementos estructurales en voladizo debe tenerse en cuenta la deflexión vertical causada por la rotación en el apoyo del voladizo.

9.5.7 Fuerzas sísmicas en la dirección perpendicular al plano del muro no estructural

Las deflexiones del muro a causa de la fuerza sísmica no deben exceder la capacidad de deformación

9.5.8 Cielos Rasos: Debe tenerse en cuenta la interacción entre estos y los elementos que se

incorporen dentro de el.

9.6 Instalaciones Hidráulicas, sanitarias, mecánicas y eléctricas.

9.6.1 Generales: Puede hacerse un análisis del mecanismo de soporte de sus componentes según

los principios de dinámica estructural, deben investigarse los estados de esfuerzos combinados tales como tensión y cortante en los pernos de anclaje.

9.6.2 Fuerzas sísmicas de diseño: Se deberá tomar el valor de la fuerza sísmica de diseño teniendo en cuenta los

coeficientes de la tabla.

9.6.3 Soportes Los soportes deben resistir las cargas sísmicas y cumplir los requisitos del

material estructural de soporte, deben resistir los movimientos de la estructura a causa de fuerzas sísmicas.

9.6.4 Empates con las redes de servicios públicos: Los empates con las redes de servicios públicos deben ser flexibles en los

puntos donde la estructura pueda sufrir desplazamientos con respecto al terreno a causa de movimientos sísmicos.

9.6.5 Interruptores automáticos: En los empates con redes de electricidad y gas en edificaciones que

pertenezcan al grupo de uso IV y que se encuentren en zona de amenaza sísmica intermedia y alta, el interruptor debe activarse si detecta una aceleración horizontal del terreno superior a 0.5

9.6.6 Ascensores en edificaciones del grupo de uso IV: Para edificaciones del grupo de uso IV en zona de amenaza sísmica alta, se

deberá tener en cuenta el código ANSI/ASME (Código Nacional de Seguridad Estándar Americano para Ascensores y escaleras mecánicas)