2.2.4 Medidas específicas

2.2.4.2 Cimentaciones

a).P La rigidez de la cimentación será la adecuada para transmitir al terreno, tan uniformemente como sea posible, las acciones recibidas de la superestructura.

b). En general, debe utilizarse un único tipo de cimentación para una misma estructura, a menos que esta última consista en unidades dinámicamente independientes.

 

3 Características del suelo y zona sísmica

3.1 Condiciones del suelo

3.1.2 Clasificación del suelo

En general, la influencia de las condiciones locales del terreno sobre la acción sísmica será tenida en cuenta mediante la consideración de las tres clases de subsuelo A, B, C, D y E descritas por los perfiles topográficos y por los parámetros descritos a continuación.

 

Nota: El esquema de clasificación del terreno que toma en cuenta la geología profunda utilizado en una nación se puede especificar en el apéndice nacional, que incluye los valores de los parámetros S, TB, TC e TD que definen el espectro de respuesta elástico horizontal y vertical.

 

 

 

Tipos de terreno

 

 

El promedio de la velocidad de la onda a cortante Vs,30 (m/s), debería ser calculada de acuerdo con la siguiente expresión:

 

 

donde:

hi y Vi son el espesor en metros y la velocidad de la onda de cizalla, (con un nivel de deformación a cizalladura de 10-5 o menor), de la capa i-ésima, de un total de N, existentes en los primeros 30 m de profundidad

 

Nota: Se requiere mayor atención si el depósito es de tipo S1. Tales terrenos típicamente tienen valores muy bajos de Vs, bajos amortiguamientos internos y un intervalo muy amplio de comportamiento lineal y por lo tanto pueden producir amplificaciones sísmicas anómalas y efectos de interacción terreno-estructura (véase EN 1998-5:2004, sección 6). En este caso se requiere un estudio especial para definir la acción sísmica, con el fin de establecer la dependencia del espectro de respuesta del espesor y del valor de Vs del estrato de arcilla/limo poco cohesivo y del contrasto de rigidez entre este estrato y los materiales subyacentes.

 

3.2 Acción sísmica

3.2.1 Zonas sísmicas

 

Nota: El concepto de aceleración máxima del terreno de referencia agR de un terreno tipo A, utilizado en un país o en parte del mismo, puede derivarse de los mapas zonación del anexo nacional.

 

 

Nota: La selección de las categorías de estructuras, tipos de terreno y zonas sísmicas en un país donde se aplican las disposiciones de baja sismicidad se puede encontrar en el anexo nacional.

Se aconseja considerar casos de baja sismicidad, aquellos en los que la aceleración de proyecto del suelo en terreno tipo A, ag, no es mayor que 0,08g (0,78 m/s2), o aquellos donde el producto ag·S no es mayor que 0,1 g (0,98 m/s2). La selección del valor de ag, o el del producto ag·S, que será usado en un país para definir el valor límite en casos de baja sismicidad, se puede encontrar en el anexo nacional.

 

 

3.2.2 Representación básica de la acción sísmica

3.2.2.1 Generalidades

 

3.2.2.2 Espectro elástico de respuesta  horizontal

 

 

donde:

 

Se(T )                es el espectro de respuesta elástica

T                es el periodo de vibración de un sistema lineal con un grado de libertad

ag                es la aceleración de proyecto del suelo en un terreno di tipo A (ag =γIagR)

TB                es el límite inferior del periodo del tramo constante de la aceleración espectral

TC                es el límite superior del periodo del tramo constante de la aceleración espectral

TD                es el valor que define el comienzo del tramo de desplazamiento constante del espectro de respuesta

S                es el factor de suelo

η                es el factor corrección del amortiguamiento, con un valor de referencia η= 1        para un amortiguamiento viscoso del 5%. Véase punto (3)

 

 

Figura 3.1-Forma del espectro elástico de respuesta horizontal

 

 

 

 

Nota 1: Los valores a asignar a  TB, TC, TD y S con cada tipo de suelo y cada tipo (forma) de espectro a utilizar en un país se pueden consultar en el anexo nacional. Si no se tiene en cuenta la geología profunda [véase punto 3.1.2(1)], se recomienda escoger uno de los dos tipos de espectros: Tipo 1 o Tipo 2. Si los terremotos que más contribuyen al riesgo sísmico definido para el lugar, tienen una magnitud de la onda de superficie Ms, no mayor de 5,5, se recomienda adoptar un espectro del Tipo 2. Para las diferentes clases de terreno A, B, C, D, E, los valores de los parámetros S, TB, TC, TD están dados en las tablas 3.2 y 3.3, para el espectro Tipo 1 y Tipo 2 respectivamente. La figura 3.2 y la figura 3.3 muestran las formas de los espectros recomendados de Tipo 1 y Tipo 2, respectivamente, normalizados respecto a ag, para un amortiguamiento del 5%. Espectros diferentes se pueden definir en el anexo nacional, si se tiene en cuenta la geología profunda.

 

 

 

Tabla 3.2-Valores recomendados de los parámetros que describen el espectro de respuesta Tipo 1

 

 

 

Tabla 3.2-Valores recomendados de los parámetros que describen el espectro de respuesta Tipo2

 

 

Figura 3.2- Espectro elástico de respuesta Tipo 1, recomendado para las clases de terreno de A a E (5% de amortiguamiento)

 

 

Figura 3.3- Espectro elástico de respuesta Tipo 2, recomendado para las clases de terreno de A a E (5% de amortiguamiento)

 

 

Nota 2: Para las clases de terreno S1 y S2, los valores de S, TB, TC e TD se deben establecer mediante estudios especiales.

 

 

 

donde:

ξ es el valor de la razón de amortiguamiento viscoso de la estructura expresada en porcentaje.

 

 

 

Espectro elástico de respuesta vertical

 

 

Nota Los valores de TB, TC, TD y avg en cada tipo (forma) de espectro vertical a utilizar en un país se encuentran en el respectivo anexo nacional. Se recomienda el utilizo de dos tipos de espectros verticales: Tipo 1 y Tipo 2. El criterio de elección del tipo de espectro es el mismo que en la componente horizontal.

 

 

 

 

 

 

Tabla 3.4- Valores recomendados para los parámetros que describen el espectro de respuesta elástico vertical

 

 

 

 

 

donde:

ag, S, TC e TD        se define en el punto 3.2.2.2

Sd(T )                es el espectro de diseño

q                es el factor de comportamiento

β                es el factor del límite inferior para el espectro de diseño horizontal

 

Nota: El valor de β para un país se encuentra en el respectivo anexo nacional. El valor recomendado es 0,2.

 

 

3.2.3 Alternative representations of the seismic action

3.2.3.1 Time - history representation

3.2.3.1.1 General

(1)P The seismic motion may also be represented in terms of ground acceleration time-histories and related quantities (velocity and displacement).

(2)P When a spatial model is required, the seismic motion shall consist of three simultaneously acting accelerograms. The same accelerogram may not be used simultaneously along both horizontal directions. Simplifications are possible in accordance with the relevant Parts of EN 1998.

(3) Depending on the nature of the application and on the information actually available, the description of the seismic motion may be made by using artificial accelerograms (see 3.2.3.1.2) and recorded or simulated accelerograms (see 3.2.3.1.3).

 

3.2.3.1.2 Artificial accelerograms

a) a minimum of 3 accelerograms should be used;

b) the mean of the zero period spectral response acceleration values (calculated from the individual time histories) should not be smaller than the value of ag.S for the site in question.

c) in the range of periods between 0,2T1 and 2T1, where T1 is the fundamental period of the structure in the direction where the accelerogram will be applied; no value of the mean 5% damping elastic spectrum, calculated from all time histories, should be less than 90% of the corresponding value of the 5% damping elastic response spectrum.

 

3.2.3.1.3 Recorded or simulated accelerograms

(1)P Recorded accelerograms, or accelerograms generated through a physical simulation of source and travel path mechanisms, may be used, provided that the samples used are adequately qualified with regard to the seismogenetic features of the sources and to the soil conditions appropriate to the site, and their values are scaled to the value of ag.S for the zone under consideration.

(2)P For soil amplification analyses and for dynamic slope stability verifications see EN 1998-5:2004, 2.2.

(3) The suite of recorded or simulated accelerograms to be used should satisfy 3.2.3.1.2(4).

 

3.2.3.2 Spatial model of the seismic action

(1)P For structures with special characteristics such that the assumption of the same excitation at all support points cannot reasonably be made, spatial models of the seismic action shall be used (see 3.2.2.1(8)).

(2)P Such spatial models shall be consistent with the elastic response spectra used for the basic definition of the seismic action in accordance with 3.2.2.2 and 3.2.2.3.

 

3.2.4 Combinations of the seismic action with other actions

(1)P The design value Ed of the effects of actions in the seismic design situation shall be determined in accordance with EN 1990:2002, 6.4.3.4.

(2)P The inertial effects of the design seismic action shall be evaluated by taking into account the presence of the masses associated with all gravity loads appearing in the following combination of actions:

 

 

where:

 

ΨE,i is the combination coefficient for variable action i (see 4.2.4).

(3) The combination coefficients ψE,i take into account the likelihood of the loads Qk,i not being present over the entire structure during the earthquake. These coefficients may also account for a reduced participation of masses in the motion of the structure due to the non-rigid connection between them.

(4) Values of ψ2,i are given in EN 1990:2002 and values of ψE,i for buildings or other types of structures are given in the relevant parts of EN 1998.

 

Seismic bearing capacity of shallow foundations

F.1 General expression. The stability against seismic bearing capacity failure of a shallow strip footing resting on the surface of homogeneous soil, may be checked with the following expression relating the soil strength, the design action effects (NEd, VEd,MEd) at the foundation level, and the inertia forces in the soil.

 

 

where:

 

 

Nmax        is the ultimate bearing capacity of the foundation under a vertical centered load, defined in F.2 and F.3;

B        is the foundation width;

F        is the dimensionless soil inertia force defined in F.2 and F.3;

γRd        is the model partial factor (values for this parameter are given in F.6).

 

a, b, c, d, e, f, m, k, k', cT, cM, c'M, β, γ are numerical parameters depending on the type of soil, defined in F.4.

 

F.2 Purely cohesive soil. For purely cohesive soils or saturated cohesionless soils the ultimate bearing capacity under a vertical concentric load Nmax is given by

 

 

 

where:

 

γM        is the partial factor for material properties (see 3.1 (3)).

 

The dimensionless soil inertia force F is given by

 

 

 

ρ is the unit mass of the soil;

 

 

ag    is the design ground acceleration on type A ground (ag = γI agR);

agR is the reference peak ground acceleration on type A ground;

γI   is the importance factor;

S    is the soil factor defined in EN 1998-1:2004, 3.2.2.2.

 

 

The following constraints apply to the general bearing capacity expression

 

 

 

 

F.3 Purely cohesionless soil. For purely dry cohesionless soils or for saturated cohesionless soils without significant pore pressure building the ultimate bearing capacity of the foundation under a vertical centered load Nmax is given by

 

 

 

 

where

 

g        is the acceleration of gravity;

av        is the vertical ground acceleration, that may be taken as being equal to 0,5ag S

       and

 

Note: φ′d  is the design value of the angle of shearing resistance of soil i.e.

 

The dimensionless soil inertia force F is given by:

 

 

 

The following constraint applies to the general expression

 

 

 

F4 Numerical parameters. The values of the numerical parameters in the general bearing capacity expression, depending on the types of soil identified in F.2 and F.3, are given in Table F.1.

 

 

 

 

Table F.1 — Values of numerical parameters used in expression (F.1)

 

 

F.5 In most common situations F may be taken as being equal to 0 for cohesive soils. For cohesionless soils F may be neglected if ag·S < 0,1 g (i.e., if ag·S < 0,98 m/s2).

F.6 The model partial factor γRd takes the values indicated in Table F.2

 

 

Table F.2 — Values of the model partial factor γRd

 

Estabilidad de taludes

Métodos de análisis

La respuesta de los taludes terremoto de  proyecto se debe calcular o mediante métodos aceptados en el análisis dinámico (como elementos finitos o modelos de bloques rígidos), o bien mediante métodos pseudo-estáticos simplificados, siempre que la superficie topográfica y el perfil estratigráfico del terreno no presenten irregularidades muy marcadas.

Se introducen fuerzas de inercia verticales y horizontales aplicadas a cada porción de la masa de terreno y de posibles fuerzas de gravedad que actúen en la cumbre del talud. Las fuerzas de inercia sísmicas de proyecto para análisis pseudo-estáticos se debe asumir como a continuación:

 

FH = 0,5 α S W en dirección horizontal

FV = ± 0,5 FH en dirección vertical if the ratio avg/ag is greater than 0,6,

FV = ± 0,33 FH en dirección vertical if the ratio avg/ag is not greater than 0,6.

 

Donde:

α es el factor de aceleración de proyecto,

S parámetro que caracteriza el tipo de suelo

W es el peso de la masa de terreno sujeta a deslizamiento

 

Al seleccionar a se debe considerar un factor de amplificación topográfica.

Los métodos pseudo-estáticos no se debe usar en caso de terrenos sujetos a elevadas presiones intersticiales o a un degrado significativo de la rigidez con carga cíclica. El incremento de presiones intersticiales se debería estimar mediante pruebas experimentales. En ausencia de tales pruebas y en fase de diseño preliminar, tal incremento se puede estimado mediante correlaciones empíricas.

 

 

 

©  Geostru Software